脉冲袋式除尘器清灰流动规律及清灰系统设计方法研究

[摘 要]笔者系统的分析了袋式除尘器运行中存在的问题，并提出相应的改进措施。指出通过研究脉冲袋式除尘器流动规律和改进清灰系统设计方法可以有效改进袋式除尘器运行状况。理论研究得到的反吹清灰气流轴向风速与反吹风速的关系，并得到了反吹风速分布的研究结果。笔者对袋式除尘器脉冲清灰提出了自己的见解，并通过实验对理论研究结果进行验证。

[关键词]袋式除尘器；清灰机理；清灰系统设计方法

中图分类号：TU834.64 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0391-01

1.背景

近年来袋式除尘器产业发展迅速。随着国家环保形势日益严峻，排放标准也日趋严格，袋式除尘器在城市垃圾焚烧厂和燃煤电厂的成功投运使袋式除尘器在性价比上的优越性逐步得到显现，逐步为广大用户认可与接受。袋式除尘器的捕集效率高、捕集的粉尘颗粒小，在除尘和空气净化领域中占有重要地位。尤其在超微细粉尘捕集领域更具优势，加上袋式除尘器不受燃煤种类变化和粉尘比电阻影响，整体除尘效果比电除尘器更具有优势。同时由于袋式除尘器滤袋表面的粉尘层能够与烟气中的酸性气体进行化学反应，起到去除二恶英、辅助脱硫等作用。考虑到袋式除尘器较电除尘器在节能方面具有的优势，使得采用袋式除尘器成为众多企业在除尘领域的首选。

但是目前袋式除尘器的理论研究和应用还存在着诸多不足。特别是清灰机制目前还没有一套业内普遍认可的完整理论体系，袋式除尘器的设计主要是通过从业者的经验来确定。因此有必要对袋式除尘器的清灰机理及清灰系统的设计进行深入研究以优化袋式除尘器清灰系统的设计参数。

2. 袋式除尘器清灰中存在的问题

一台高质量、运行稳定的袋式除尘器过滤后的烟气必须根据除尘器的设计要求满足国家排放要求；除尘器运行阻力控制在1500Pa以下，滤料工作寿命满足2年以上，脉冲清灰系统的电磁脉冲阀工作寿命达到5年/10万次喷吹指标。

但是在袋式除尘器运行过程中由于多方面因素导致袋式除尘器达不到最优运行性能。导致袋式除尘器运行失效的最直接原因就是清灰系统失效：即清灰风量、清灰风压或者喷吹进滤袋的压缩气清灰力量不能有效地把附着在滤袋上的粉尘剥离，导致除尘器的运行阻力升高。考虑到袋式除尘器的良好发展前景，需要继续加强理论研究以进一步降低袋式除尘器的运行阻力及运行费用。袋式除尘器清灰系统运行不良不仅会增加运行费用、浪费能源，还可能引起安全事故。

（1）由于清灰效果差：除尘系统的压差阻力过高，风机超负荷运行，单位能耗加大；由于清灰力度失衡，导致糊袋现象严重，滤袋使用寿命缩短，最后导致除尘效率降低；同时由于经常更换膜片，膜片库存数量多，浪费大量人力物力降低了企业生产效益。

（2）清灰系统运行不畅可能会引发安全事故：烟气中含有易燃易爆气体，再加上滤料的阻力增大，可能会导致重大危险事故的发生。

因此保证袋式除尘器清灰系统的正常运行是十分必要的。在选择合适滤料的前提下，袋式除尘器运行好坏在很大程度上取决于清灰方式和清灰系统的设计是否科学合理。近年来脉冲袋式除尘器在国内外得到了广泛的应用，但在清灰技术上还存在诸多不足：袋式除尘器清灰系统主要是经验化设计，对于反吹风压、反吹风量、脉冲喷吹流量、脉冲喷吹压力及喷吹时间和每个分室内的滤袋直径、长度以及过滤面积等主要参数缺乏可行的理论指导。针对不同运行工况的除尘器，单凭经验更改的反吹风机等参数以及系统结构通常造成除尘器清灰时粉尘剥离率不高，系统阻力升高过快，清灰频率过高；降低了袋式除尘器的运行效率，影响了袋式除尘器的平稳运行，增加了过滤过程和清灰过程的电力损耗，降低了滤袋的使用寿命。因此清灰系统的优化设计是改进袋式除尘器运行的重要途径。

3、研究方法及技术路线

袋式除尘器规范工作过程可以概括为以下两个方面：①粉尘过滤：含尘气体在通过滤料时，粉尘颗粒在各种分离因子共同作用下从气流中分离出来，在滤袋表面上形成逐渐加厚的粉尘层；②滤袋清灰：随着过滤时间的延长，滤袋表面的粉尘层厚度增加，过滤阻力升高，当阻力提升到一定数值后，就要对滤袋进行清灰，使滤袋的过滤性能得以还原。

为了完成上述功能袋式除尘器的设计要注意以下三个方面：①结合所处理气体的特性选择合适的滤袋材料，确保滤料除尘效率高、使用安全可靠、过滤阻力适宜；②根据不同的滤袋型式、结构要求、清灰方式以及维护管理的需要设计合理的除尘器的机械结构；③根据粉尘理化性能选择适宜的清灰方式，设计合理的清灰系统，保证粉尘层的有效剥离，使过滤过程运行在合理过滤阻力和高净化效率大的运行状态中。

综上所述：性能优异、并与处理烟气特性相适宜的滤料是除尘器运行良好的保证；设计科学合理、能实现对粉尘的有效剥离的清灰系统是除尘器运行良好的关键。而设计合理可靠的结构形式则是除尘器平稳有效运行的必备条件。可以认为在保证滤袋质量的前提下袋式除尘器出现的诸多问题可以归结为清灰系统及其结构设计不合理，没有完整系统的清灰技术的理论支持。因此开展袋式除尘器清灰技术的研究无对于袋式除尘器清灰系统设计改进具有重要的意义

4.结论与展望

通过研究我们可以得到以下结论：

（1）理论研究得到的反吹清灰气流轴向风速与反吹风速的关系，通过测定轴向风速的分布可以得出反吹风速分布。

（2）实验验证：反吹清灰机理的理论可以准确描述袋式除尘器反吹风清灰气流的轴向流场分布。验证了理论研究的正确性。

（3）滤袋气流的平均阻力系数可以看作沿程平均阻力系数和局部平均阻力系数的累加。气流向滤袋末端流动过程有沿程阻力损失，而在流动过程中不断的外漏则可认为是局部阻力。沿程平均阻力主要与轴向风速有关，局部平均阻力系数主要与粉尘负荷有关。