高温玻纤袋除尘器滤袋长寿命研究与设计
玻纤袋式除尘器的主要缺点_是需要定期换袋，增加了运行费用和维护工作量 , 给用户带来不便 , 滤袋寿命是袋除尘器主要考察指标之一 。滤袋寿命不仅仅与滤料材质有关 , _与除尘器使用条件 , 除尘器结构 , 工作机理等诸多因素有关 。 特别是玻纤袋 ,虽然_(2 3 -0 2 80 ℃ ) ,但不耐磨、不耐折、不耐碱 , 抗折性差是其致命弱点 。下面结合HKD型烘干机除尘器 ,讨论如何增加玻纤袋的使用寿命
一、气流方向进气气流是向上运动好 ,还是向下运动好呢 ?
设想将气体入口设在袋室底部 ,气流自下向上运动时 ,含尘空气进入除尘器后 ,较重的灰尘立即沉降到灰斗中去 ,从而减少织物磨损和延长清灰的间隔间 。 因为清灰时分隔室是关闭的 ,不会使灰尘迎着向上的气流下落 。而且如果进气气流是向下流动 ,顶部需要增加花板 ,造价较高 ,由于除尘器有上下两块花板 ,不便于调节滤袋张力 。从这些方面看 ,气流向上运动的设计是合乎逻辑的 ,并能降低造价 。含尘气体在向上运动时 ,粉尘颗粒有可能直接落入灰斗 , 不经织物捕集的粒子粒度要由滤袋入口的气流速度决定 (_大部分除尘器的应用情况来看 ,这个粒度在3微米左右 ) 。因此 ,根据粒子粒度分布情况选择向上或向下流动 , 会减小滤袋表面灰尘层的平均重量 。粉尘粒度过大占多数时 , 含尘气体适宜于采用向上运动的方式 。如烘干机粉尘细度视烘干物料而异 ,以质量中位径为准 , 石灰石约24μm, 粘土约 29μm ,煤约 50μm ,矿渣约 60μm。专用的烘干机袋式除尘器采用下进气方式 ,并设置 导流装置及气流膨胀室 ,如图 1 所示 , 将大颗粒粉尘直接导入集灰斗 ,从而减轻了滤袋负荷 ,减少了粉尘颗粒对滤袋的磨损。(特别是矿渣粉尘颗粒 ,颗粒较粗 ,质地坚硬 ,表面呈不规则棱角状 )
二、滤袋长径比滤袋长径比 L/D 是指滤袋的长度L与直径D之比 ,它是衡量袋除尘器性能的一个参数 。长径比一般为10一0 。大部分圆筒滤袋的直径是120 一30mm 。 除了和直径的关系以外 , 滤袋长度还受这样一些条件的限制 : (1) 滤袋伸长 , 由织物支承的重量加大 ,张力亦加大 。如果滤袋顶部的张力太大 , 可能把袋口线缝拉出破洞来 。(2) 滤袋伸长 ,除尘器外壳也要延长 ,其构件强度_得增加。(3) 清灰效率使滤袋长度受到限制 。一般而言 , 清灰需要的能量比长度增加得_快 。(4) 在清灰时不停止过滤的滤袋 , 必然有一部分下落的灰尘再次被织物捕集 。 清灰时停止过滤的滤袋 , 清灰后需暂停 , 以允许灰尘沉降到灰斗中 。 滤袋愈长 ,这种再次沉积物愈多。清灰的分隔室恢复工作愈慢 。(5) 过长的滤袋 ,安装、维护、检查不方便 。目前反吹风袋除尘器滤袋一般不_过12 m 。
三、滤料的表面处理玻璃纤维滤料能耐较高温度 , 抗拉强度大 , 但耐磨性、抗折性差 , 亲水 , 故需用有机硅油等进行处理 ,使之润滑 ,以减少滤袋清灰时纤维与纤维的摩擦阻力 。 在研究滤袋损坏问题时 , 发现当烟尘沉积在纱线的纤维中间后 , 清灰时_会阻碍滤袋各根纤维的相对运动 , 结果大大减少滤袋的使用寿命 。 _是因为这时纱线_象单根纤维 , 而不是一束纤维那样被迫弯曲之故 。 用水和去垢剂洗涤织物 , 除去烟尘 , 滤布_恢复原来的强度 。这说明使用有机硅油作为润滑剂 , 让各根纤维在滤袋折曲时可以互相滑动的重要性 。 有机硅处理除了可以减少纤维间的摩擦 , 延长滤袋寿命外 , 还可以使织物易 于清灰和防止滤袋吸湿 。 当然 , 也可采用表面覆膜方法 , 但会使成本大大提高 。 HKD型烘干机袋除尘器滤袋采用了抗结露配方 , 在此配方中引进有机硅类憎水剂 , 用它处理的滤料 , 具有憎水 、 耐折 、 耐磨等性能口
四、过滤风速与气流均布
过滤风速
过滤风速即气布比 ,指被过滤的气体流量(m3/mm) 和过滤织物面积 (㎡)的比值 。 它代表气体通过滤料的平均速度,不考虑有许多面积为构成织物的纤维所占有 。 故气布比又称为“表面过滤速度”。过滤风速主要由烟气性质、粉尘特性、滤料材质、清灰方式等因素来决定。过滤风速是决定除尘器使用性能的一个重要因素 。 太高 , 会造成压力损失过大 , 使滤袋堵塞和迅速损坏 。玻纤袋除尘器净过滤风速在 0.5而min 以下。一般来说 ,对于粉尘浓度高、颗粒细、磨损性大的含尘气体 , 过滤风速应取小一些 。
滤袋入口气流速度
滤袋入口气流速度 iu 也称为“灌入速度 ( can velociyt ) ,它的大小对滤袋被过滤的含尘气体磨损以及因脉冲清灰而脱离滤袋的颗粒物随气流重新返回 滤袋表面有影响 。灌入速度是除尘器内烟气不应_过的速度 , 达到这个速度烟气_会磨坏滤袋或带走颗粒物 。滤袋的长径比影响入口气流速度 。在内侧过滤的圆筒形滤袋入口气流速度 iU 为 :
其中 : Us一过滤风速
例如 ,当过滤风速Us =0.5/min ,长径比 L/D= 45时 ,入口速度Ui一般取90m/min 。这个速度是许多袋除尘器的典型速度。当气流向上运动时 ,入口速度愈大 , 愈会把大粒子带到滤袋中去。这样 ,灰尘沉积物增加得_愈快。因此应尽量减小入口气流速度 。
气流均布
前面所述过滤风速和灌入速度二者的数值在袋式除尘器内各处都应保持一致 。如果按0.45m/min 的过滤风速设计的袋式除尘器中气体分布不均匀 , 以致一个分隔室中以不到0.45n/min 的气布比运行 , 而在另一分隔室中可能以_过0 .7 m/min的气布比运行 ,则该除尘器是很难正常运行下去。同样 ,如果设计的灌入速度平均值为70m /min ,但因入口气体分布不良 , 袋式除尘器系统的某些部位达到150m/min或_高的灌入速度 , 而其他部位则是空气死区或有逆流 。这样_会导致滤袋过早地损坏 。 因此 ,在袋式除尘器中采取某些使气流分布均匀的措施是很重要的。
HKD新型烘千机袋式除尘器采用下部进气 , 进气和排气管道均采用“梯形”设计 。进气管道是敞开式的 , “敞口”与灰斗相通 ,可避免进气管道内粉尘积灰 . HKD型烘干机袋式除尘器的进气管道和导流板的设计 ,对气流起到均匀分配的作用 , 所以_了每个袋室气流均匀分配 、压降平衡 ,有利于提高滤袋的使用寿命。
五、袋安装的松弛量
滤袋安装的松弛程度和滤袋寿命有关。当滤袋有积尘时,会伴随着许多重要现象: 滤袋上粉尘层的重量是变化的；通过折曲区域的气流速度高于标称气流速度 , 故滤袋在折曲区域易发生损坏；试验表明 , 把滤袋的松弛量从高的数值减少到某值时 , 滤袋寿命延长约一倍。但过度减少松弛量 ,滤袋张得过紧 , 由于一些现在还未知的因素 , 耐用性又将降低 。这些数据说明了需要严格控制松驰鉴旦 。
六、适度清灰
对于负压操作的玻纤袋除尘器 , 多采用反吹清灰 ,主要是利用风力使滤袋内、外静压改变 ,造成袋外静压高于袋内静压。滤袋因受压力被压缩变瘪,从而破坏了滤袋表面的积灰层 , 产生所谓的缩袋清灰 。清灰力度直接影响到滤袋寿命 。
七、避免过度清灰
如图所示: 清灰的强度将造成滤袋的两种状态 。
一状态 : 滤袋由上而下逐步被压变瘪 , 整个滤袋因受重力作用自由下垂 , 其断面形状呈扁状 ,上口仅受拉力作用如图 2 (a) 。
二状态 : 滤袋受反吹风过长和过强的作用被挤压上提，其上口受力大呈锥形如 图 2 (b) 。 滤袋的上下口因受力而发生折曲 ,很容易破损。因此在缩袋清灰时不允许滤袋产生二状态 。
避免清灰不力
若玻纤袋袋除尘器清灰能力不足,滤袋形成的阻力表现为较大袋内外压差,将大大增加了滤料内部的张力,再加上粉尘层重力的作用,导致滤袋被涨破。选择恰当的清灰模式及清灰参数对滤袋寿命至关重要。为了防止滤袋过度缩瘪织物挤在一起,可在袋内装上若干个环,把滤袋撑起来,这样_能让脱落下来的灰尘不受阻碍地自由落入灰斗。但防瘪环易与滤袋产生磨擦,且由于烘干机烟气水份大,腐蚀性强 ,不宜采用防瘪环。因此HKD型烘干机袋除尘器设计应用脉动空气。如图 3 所示,清灰时先通过温和的反向空气 ,于是滤袋缩瘪 ,然后再用短促的脉动空气使滤袋产生振动 ,让灰尘自由下落。由于HKD型烘干机袋除尘器采用“组合状态 ”清灰模式 ,在保护滤袋的同时 ,也_了良好的清灰效果 。
八、对滤袋入口气流进行干扰
玻纤袋口破损原因
玻纤袋破袋多发生在袋口处,主要由于两方面原因 。一是玻纤袋耐磨性和耐折、性差 , 一般袋除尘器扎袋圈在扎袋口处焊一圈圆钢 ,曲率半径较小 ,一旦锈蚀 , 易将滤袋口磨穿 。二是滤袋入口处风速较高 , 一般为90/min ,对袋口部位产生较强烈地冲刷作用 。在捕集磨蚀性灰尘时 ,滤袋的靠近入口部分磨损得比较厉害。
扰流型扎袋圈设计原理
据以上分析 ,防止滤袋口破损主要采取下述措施 : 一是扎袋口避免焊接 ,采用光滑过度曲线 ,从而避免磨破滤袋 。 二是对入袋口气流进行干扰和诱导,即所谓“扰流”,避免对袋口产生直接冲刷 。三是将滤袋入口流速控制在50m/min 以下,且扎袋圈向花板下部延伸 ,减轻粗颗粒粉尘对袋口的磨损。四是建立合理的清灰制度 , 以免滤袋被过度缩瘪导致袋口折损 。
扎袋圈内气流流场分布
HKD型烘干机袋除尘器扎袋圈结构如图4所示。气流进入扎袋圈，受到扎袋口圆弧曲面的扰动作用 ,产生汇聚 ,在较远处逐渐扩散并衰减 ,从而有效地保护了袋 口免遭气流强烈冲击
防止出现“烧袋”可能性HKD型袋式除尘器进气管道导流板和“敞开式”设计 ,基本避免了高温粉尘颗粒烧毁滤袋的机会；在除尘器入口配置有快速反应的冷风阀 ,解决了高温烟气“烧袋”可能性 。通过上述措施 , 确保了烘干机袋除尘器滤袋使用寿命均在两年半以上 , 取得了令人满意的效果
