高溫玻纖袋除塵器濾袋長壽命研究與設計
玻纖袋式除塵器的主要缺點_是需要定期換袋，增加了運行費用和維護工作量 , 給用戶帶來不便 , 濾袋壽命是袋除塵器主要考察指標之一 。濾袋壽命不僅僅與濾料材質(zhì)有關 , _與除塵器使用條件 , 除塵器結構 , 工作機理等諸多因素有關 。 特別是玻纖袋 ,雖然_(2 3 -0 2 80 ℃ ) ,但不耐磨、不耐折、不耐堿 , 抗折性差是其致命弱點 。下面結合HKD型烘干機除塵器 ,討論如何增加玻纖袋的使用壽命
一、氣流方向進氣氣流是向上運動好 ,還是向下運動好呢 ?
設想將氣體入口設在袋室底部 ,氣流自下向上運動時 ,含塵空氣進入除塵器后 ,較重的灰塵立即沉降到灰斗中去 ,從而減少織物磨損和延長清灰的間隔間 。 因為清灰時分隔室是關閉的 ,不會使灰塵迎著向上的氣流下落 。而且如果進氣氣流是向下流動 ,頂部需要增加花板 ,造價較高 ,由于除塵器有上下兩塊花板 ,不便于調(diào)節(jié)濾袋張力 。從這些方面看 ,氣流向上運動的設計是合乎邏輯的 ,并能降低造價 。含塵氣體在向上運動時 ,粉塵顆粒有可能直接落入灰斗 , 不經(jīng)織物捕集的粒子粒度要由濾袋入口的氣流速度決定 (_大部分除塵器的應用情況來看 ,這個粒度在3微米左右 ) 。因此 ,根據(jù)粒子粒度分布情況選擇向上或向下流動 , 會減小濾袋表面灰塵層的平均重量 。粉塵粒度過大占多數(shù)時 , 含塵氣體適宜于采用向上運動的方式 。如烘干機粉塵細度視烘干物料而異 ,以質(zhì)量中位徑為準 , 石灰石約24μm, 粘土約 29μm ,煤約 50μm ,礦渣約 60μm。專用的烘干機袋式除塵器采用下進氣方式 ,并設置 導流裝置及氣流膨脹室 ,如圖 1 所示 , 將大顆粒粉塵直接導入集灰斗 ,從而減輕了濾袋負荷 ,減少了粉塵顆粒對濾袋的磨損。(特別是礦渣粉塵顆粒 ,顆粒較粗 ,質(zhì)地堅硬 ,表面呈不規(guī)則棱角狀 )
二、濾袋長徑比濾袋長徑比 L/D 是指濾袋的長度L與直徑D之比 ,它是衡量袋除塵器性能的一個參數(shù) 。長徑比一般為10一0 。大部分圓筒濾袋的直徑是120 一30mm 。 除了和直徑的關系以外 , 濾袋長度還受這樣一些條件的限制 : (1) 濾袋伸長 , 由織物支承的重量加大 ,張力亦加大 。如果濾袋頂部的張力太大 , 可能把袋口線縫拉出破洞來 。(2) 濾袋伸長 ,除塵器外殼也要延長 ,其構件強度_得增加。(3) 清灰效率使濾袋長度受到限制 。一般而言 , 清灰需要的能量比長度增加得_快 。(4) 在清灰時不停止過濾的濾袋 , 必然有一部分下落的灰塵再次被織物捕集 。 清灰時停止過濾的濾袋 , 清灰后需暫停 , 以允許灰塵沉降到灰斗中 。 濾袋愈長 ,這種再次沉積物愈多。清灰的分隔室恢復工作愈慢 。(5) 過長的濾袋 ,安裝、維護、檢查不方便 。目前反吹風袋除塵器濾袋一般不_過12 m 。
三、濾料的表面處理玻璃纖維濾料能耐較高溫度 , 抗拉強度大 , 但耐磨性、抗折性差 , 親水 , 故需用有機硅油等進行處理 ,使之潤滑 ,以減少濾袋清灰時纖維與纖維的摩擦阻力 。 在研究濾袋損壞問題時 , 發(fā)現(xiàn)當煙塵沉積在紗線的纖維中間后 , 清灰時_會阻礙濾袋各根纖維的相對運動 , 結果大大減少濾袋的使用壽命 。 _是因為這時紗線_象單根纖維 , 而不是一束纖維那樣被迫彎曲之故 。 用水和去垢劑洗滌織物 , 除去煙塵 , 濾布_恢復原來的強度 。這說明使用有機硅油作為潤滑劑 , 讓各根纖維在濾袋折曲時可以互相滑動的重要性 。 有機硅處理除了可以減少纖維間的摩擦 , 延長濾袋壽命外 , 還可以使織物易 于清灰和防止濾袋吸濕 。 當然 , 也可采用表面覆膜方法 , 但會使成本大大提高 。 HKD型烘干機袋除塵器濾袋采用了抗結露配方 , 在此配方中引進有機硅類憎水劑 , 用它處理的濾料 , 具有憎水 、 耐折 、 耐磨等性能口
四、過濾風速與氣流均布
過濾風速
過濾風速即氣布比 ,指被過濾的氣體流量(m3/mm) 和過濾織物面積 (㎡)的比值 。 它代表氣體通過濾料的平均速度,不考慮有許多面積為構成織物的纖維所占有 。 故氣布比又稱為“表面過濾速度”。過濾風速主要由煙氣性質(zhì)、粉塵特性、濾料材質(zhì)、清灰方式等因素來決定。過濾風速是決定除塵器使用性能的一個重要因素 。 太高 , 會造成壓力損失過大 , 使濾袋堵塞和迅速損壞 。玻纖袋除塵器凈過濾風速在 0.5而min 以下。一般來說 ,對于粉塵濃度高、顆粒細、磨損性大的含塵氣體 , 過濾風速應取小一些 。
濾袋入口氣流速度
濾袋入口氣流速度 iu 也稱為“灌入速度 ( can velociyt ) ,它的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損以及因脈沖清灰而脫離濾袋的顆粒物隨氣流重新返回 濾袋表面有影響 。灌入速度是除塵器內(nèi)煙氣不應_過的速度 , 達到這個速度煙氣_會磨壞濾袋或帶走顆粒物 。濾袋的長徑比影響入口氣流速度 。在內(nèi)側過濾的圓筒形濾袋入口氣流速度 iU 為 :
其中 : Us一過濾風速
例如 ,當過濾風速Us =0.5/min ,長徑比 L/D= 45時 ,入口速度Ui一般取90m/min 。這個速度是許多袋除塵器的典型速度。當氣流向上運動時 ,入口速度愈大 , 愈會把大粒子帶到濾袋中去。這樣 ,灰塵沉積物增加得_愈快。因此應盡量減小入口氣流速度 。
氣流均布
前面所述過濾風速和灌入速度二者的數(shù)值在袋式除塵器內(nèi)各處都應保持一致 。如果按0.45m/min 的過濾風速設計的袋式除塵器中氣體分布不均勻 , 以致一個分隔室中以不到0.45n/min 的氣布比運行 , 而在另一分隔室中可能以_過0 .7 m/min的氣布比運行 ,則該除塵器是很難正常運行下去。同樣 ,如果設計的灌入速度平均值為70m /min ,但因入口氣體分布不良 , 袋式除塵器系統(tǒng)的某些部位達到150m/min或_高的灌入速度 , 而其他部位則是空氣死區(qū)或有逆流 。這樣_會導致濾袋過早地損壞 。 因此 ,在袋式除塵器中采取某些使氣流分布均勻的措施是很重要的。
HKD新型烘千機袋式除塵器采用下部進氣 , 進氣和排氣管道均采用“梯形”設計 。進氣管道是敞開式的 , “敞口”與灰斗相通 ,可避免進氣管道內(nèi)粉塵積灰 . HKD型烘干機袋式除塵器的進氣管道和導流板的設計 ,對氣流起到均勻分配的作用 , 所以_了每個袋室氣流均勻分配 、壓降平衡 ,有利于提高濾袋的使用壽命。
五、袋安裝的松弛量
濾袋安裝的松弛程度和濾袋壽命有關。當濾袋有積塵時,會伴隨著許多重要現(xiàn)象: 濾袋上粉塵層的重量是變化的；通過折曲區(qū)域的氣流速度高于標稱氣流速度 , 故濾袋在折曲區(qū)域易發(fā)生損壞；試驗表明 , 把濾袋的松弛量從高的數(shù)值減少到某值時 , 濾袋壽命延長約一倍。但過度減少松弛量 ,濾袋張得過緊 , 由于一些現(xiàn)在還未知的因素 , 耐用性又將降低 。這些數(shù)據(jù)說明了需要嚴格控制松馳鑒旦 。
六、適度清灰
對于負壓操作的玻纖袋除塵器 , 多采用反吹清灰 ,主要是利用風力使濾袋內(nèi)、外靜壓改變 ,造成袋外靜壓高于袋內(nèi)靜壓。濾袋因受壓力被壓縮變癟,從而破壞了濾袋表面的積灰層 , 產(chǎn)生所謂的縮袋清灰 。清灰力度直接影響到濾袋壽命 。
七、避免過度清灰
如圖所示: 清灰的強度將造成濾袋的兩種狀態(tài) 。
一狀態(tài) : 濾袋由上而下逐步被壓變癟 , 整個濾袋因受重力作用自由下垂 , 其斷面形狀呈扁狀 ,上口僅受拉力作用如圖 2 (a) 。
二狀態(tài) : 濾袋受反吹風過長和過強的作用被擠壓上提，其上口受力大呈錐形如 圖 2 (b) 。 濾袋的上下口因受力而發(fā)生折曲 ,很容易破損。因此在縮袋清灰時不允許濾袋產(chǎn)生二狀態(tài) 。
避免清灰不力
若玻纖袋袋除塵器清灰能力不足,濾袋形成的阻力表現(xiàn)為較大袋內(nèi)外壓差,將大大增加了濾料內(nèi)部的張力,再加上粉塵層重力的作用,導致濾袋被漲破。選擇恰當?shù)那寤夷Ｊ郊扒寤覅?shù)對濾袋壽命至關重要。為了防止濾袋過度縮癟織物擠在一起,可在袋內(nèi)裝上若干個環(huán),把濾袋撐起來,這樣_能讓脫落下來的灰塵不受阻礙地自由落入灰斗。但防癟環(huán)易與濾袋產(chǎn)生磨擦,且由于烘干機煙氣水份大,腐蝕性強 ,不宜采用防癟環(huán)。因此HKD型烘干機袋除塵器設計應用脈動空氣。如圖 3 所示,清灰時先通過溫和的反向空氣 ,于是濾袋縮癟 ,然后再用短促的脈動空氣使濾袋產(chǎn)生振動 ,讓灰塵自由下落。由于HKD型烘干機袋除塵器采用“組合狀態(tài) ”清灰模式 ,在保護濾袋的同時 ,也_了良好的清灰效果 。
八、對濾袋入口氣流進行干擾
玻纖袋口破損原因
玻纖袋破袋多發(fā)生在袋口處,主要由于兩方面原因 。一是玻纖袋耐磨性和耐折、性差 , 一般袋除塵器扎袋圈在扎袋口處焊一圈圓鋼 ,曲率半徑較小 ,一旦銹蝕 , 易將濾袋口磨穿 。二是濾袋入口處風速較高 , 一般為90/min ,對袋口部位產(chǎn)生較強烈地沖刷作用 。在捕集磨蝕性灰塵時 ,濾袋的靠近入口部分磨損得比較厲害。
擾流型扎袋圈設計原理
據(jù)以上分析 ,防止濾袋口破損主要采取下述措施 : 一是扎袋口避免焊接 ,采用光滑過度曲線 ,從而避免磨破濾袋 。 二是對入袋口氣流進行干擾和誘導,即所謂“擾流”,避免對袋口產(chǎn)生直接沖刷 。三是將濾袋入口流速控制在50m/min 以下,且扎袋圈向花板下部延伸 ,減輕粗顆粒粉塵對袋口的磨損。四是建立合理的清灰制度 , 以免濾袋被過度縮癟導致袋口折損 。
扎袋圈內(nèi)氣流流場分布
HKD型烘干機袋除塵器扎袋圈結構如圖4所示。氣流進入扎袋圈，受到扎袋口圓弧曲面的擾動作用 ,產(chǎn)生匯聚 ,在較遠處逐漸擴散并衰減 ,從而有效地保護了袋 口免遭氣流強烈沖擊
防止出現(xiàn)“燒袋”可能性HKD型袋式除塵器進氣管道導流板和“敞開式”設計 ,基本避免了高溫粉塵顆粒燒毀濾袋的機會；在除塵器入口配置有快速反應的冷風閥 ,解決了高溫煙氣“燒袋”可能性 。通過上述措施 , 確保了烘干機袋除塵器濾袋使用壽命均在兩年半以上 , 取得了令人滿意的效果
