脈衝袋式除塵器過濾風速的選擇方法

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隨著汙染物排放總量控制的實施,_對汙染物排放限值提出了更高要求,如自2005年起新建的水泥廠,其生產裝置排放的煙粉塵濃度不能_過50mg/Nm3和30mg/Nm3 ,自2004年起新建的火電廠,煙塵排放濃度不能_過50mg/Nm3。為了滿足這日趨嚴格的排放標準,_率的淨化裝置得到廣泛應用。袋式除塵器是眾多除塵器中效率_的裝置,它能使煙粉塵出口濃度降至10mg/Nm3以下,所以在冶金、建材、化工行業得到廣泛應用。目前一些火電廠鍋爐除塵也逐漸轉向採用袋式除塵器,一些上了靜電除塵器的廠家也將改造為袋式除塵器;同時垃圾焚燒、垃圾焚燒發電廠、燃煤工業鍋爐及水泥、瀝青混凝土拌和站均在廣泛使用袋式除塵器,所以袋式除塵器的應用前景和發展形勢是非常好的。

設計袋式除塵器_關鍵在兩個方面:一是型別和材料選擇,包括布料和清灰方式;二是引數設計,包括過濾風速、阻力降和效率核算。但現實中,工程人員在設計袋式除塵器時,往往不會認真計算,僅僅憑一些經驗引數做一些粗略估算,_開始製作裝置,大多數情況下,這些裝置也能將煙粉塵處理達標,究其原因,是袋式除塵器除塵效率很高,給設計人員的誤差範圍很大,從而掩蓋了設計人員所犯的錯誤,這種裝置_長期穩定運轉來說是達不到要求的。所以,從技術方面來說,袋式除塵器設計,也應該和其他除塵器設計一樣,_進行較為詳細的設計計算和驗算,才能做到既能_汙染物達標排放,又能做到節能和裝置的長期穩定過程。

脈衝袋式除塵器過濾風速的選擇方法

目前工程上應用的布袋除塵器主要有兩類,一是脈衝袋式除塵器,二是反吹袋式除塵器,脈衝袋式除塵器因清灰效果好、過濾風速大、裝置體積小,在各行業獲得日益廣泛的應用。脈衝袋式除塵器普遍使用針刺氈濾袋,過濾風速取值範圍較大,可在0。6~1。5m/min之間選取,正因為範圍較大,所以工程設計時,究竟取多大值_加以研究。而反吹袋式除塵器一般使用織造布,過濾風速常在0。4~0。5m/min之間選取,因取值範圍小,工程設計時一般取中間值0。45m/min即可。本文主要對脈衝袋式除塵器的過濾風速的設計作一些實驗探討。因為過濾風速的大小是決定布袋除塵器除塵效率高低和能否長期有效運轉的關鍵引數。

1 過濾風速與煙粉塵粒徑之間的關係分析

經分析,袋式除塵器過濾風速(也稱氣布比)一般與被處理的廢氣的溫度、含塵濃度和塵的粒徑密切相關,即

V=f (T, C, dp)

在這三個引數中,主要還是粒子的粒徑,為了弄清過濾風速與粒徑之間的關係,我們做了如下實驗。

這裡選取了用在鐵合金礦熱爐煙氣除塵的19臺除塵器,鐵合金礦熱爐煙塵由於煙塵粒徑細、煙氣溫度高,治理難度極大,不論機械式除塵器、溼式除塵器,還是靜電除塵器,均不能達標,只有採用布袋除塵器,且布袋除塵器中又只能選取脈衝清灰和逆氣流反吹清灰才行,因此19臺除塵器均採用長袋低壓脈衝袋式除塵器,所有礦熱爐煙氣在進入除塵器前,經冷卻將溫度降低至200℃左右,廢氣中煙塵濃度在進入除塵器前均在1。2~2。0g/Nm3之間,這樣_基本排除了煙塵濃度和煙氣濃度對過濾風速的影響。具體引數見表1。

脈衝袋式除塵器過濾風速的選擇方法

單機布袋除塵器

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由此可見,長袋低壓脈衝袋式除塵器的過濾風速與煙粉塵的粒徑的對數成正比關係。同時,我們在實驗室模擬時發現當粒子粒徑小於1um時,脈衝除塵器過濾風速不能大於0。6m/min,這表明淨化粒徑小於1um的粉塵,用脈衝清灰除塵器和反吹清灰除塵器過濾風速基本一樣(反吹清灰除塵器過濾風速一般為0。45m/min),但反吹清灰除塵器的造價比相同過濾面積的脈衝除塵器要小得多,因此在淨化粒徑小於1um的粒子時,宜採用反吹清灰除塵器,這樣既能_除塵的效果,又能節約投資。

2 過濾風速與溫度、濃度和粒徑的綜合關係

從理論上分析,過濾風速與溫度之間的關係應該不密切,只不過淨化微細粉塵(粒徑<1um)時,溫度越高,粒子布朗擴散越強,過濾風速宜取較小值,可使效率高一些。關於廢氣中煙粉濃度對過濾風速的影響,相對說來_要大一些:一般說來,廢氣中煙粉塵濃度越高,過濾風速_應小一些,這樣才能減少清灰次數,維持煙粉塵穩定排放。如果濃度較高,過濾風速也較大,不僅會發生粒子穿透,而且布袋上的粉塵層很快增厚,阻力迅速增大,相應地清灰頻率也_增加,脈衝布袋除塵器,因清灰力度較大,雖然不會破壞初層粉塵,但清灰後,總有一段時間,除塵效率會下降(有時甚至會低於98% ),如果清灰次數越多,那麼這種現象也_越多,進而影響除塵器的總效率,這對於排放要求很嚴格的行業(如排放濃度要求小於30mg/Nm3),是不容易達到要求的。因此,需將過濾風速取小一些,從而減少清灰次數,保持除塵器在_率下正常運轉。

過濾風速到底和廢氣溫度、煙粉塵濃度有何具體關係,我們可從實驗上加以研究,表2是作者為各行業設計的除塵器的工作引數表(僅選取了除塵效率在99。19%以上的裝置或出口排放濃度小於30mg/Nm3的裝置)。

從表2的資料可粗略看出,煙塵粒徑越小,過濾風速_越小;從圖2和圖3的關係曲線可看出廢氣中含塵濃度越高,過濾風速_越小;廢氣溫度越高,過濾風速越小。因此,可近似認為過濾風速與廢氣溫度、煙粉塵濃度成反比。由於廢氣溫度、煙塵濃度、煙粉塵粒徑3個變數是互不相關的獨立變數,_獨立的隨機變數其聯合出現的機率密度等於其各自的機率密度之積,所以我們可以認為過濾風速與廢氣溫度、煙塵濃度和粒徑的綜合關係是它們各自獨立關係的積,也即:

由此可見,脈衝清灰袋式除塵器過濾風速與廢氣溫度和廢氣中的煙粉塵濃度成反比,與煙粉塵粒徑的對數成正比。