生物質(zhì)鍋爐布袋除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、除塵器處理風(fēng)量（過濾面積）設(shè)計(jì)

處理風(fēng)量Q=過濾面積S*過濾風(fēng)速V*60

處理風(fēng)量（過濾面積）決定著除塵器的規(guī)格大小。處理風(fēng)量一經(jīng)確定,即可根據(jù)確定的過濾風(fēng)速來決定所必須的過濾面積?？紤]今后工藝變化,風(fēng)量設(shè)計(jì)指值在正常風(fēng)量基礎(chǔ)上要增加5%～10%的保險(xiǎn)系數(shù),否則今后一旦工藝調(diào)整增加風(fēng)量,除塵器的過濾速度會(huì)提高,從而使設(shè)備阻力增大,甚至縮短濾料使用壽命,也將成為其他故障頻率急劇上升的原因,但若保險(xiǎn)系數(shù)過大,將會(huì)增加除塵器的投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；

由于布袋除塵器過濾風(fēng)速一般采用1.2—2.0m/min是比較合理的，設(shè)計(jì)的處理風(fēng)量以6000 m3/h為準(zhǔn)，計(jì)算出過濾面積為不低于80 m2

4.2、選取過濾風(fēng)速

過濾風(fēng)速是影響袋式除塵器性能的重要因素。過濾風(fēng)速是指單位時(shí)間每平方米濾料表面積上鎖通過的空氣量。

根據(jù)公式，過濾風(fēng)速： F=L/V*60

m3/min·㎡ (1)

式中 L——處理器處理風(fēng)量，m3/h；

F——過濾面積，㎡。

選用較高的過濾風(fēng)速可以減小過濾面積，使設(shè)備小型化。但是會(huì)使設(shè)備阻力增大，除塵效率下降，并影響濾袋的使用壽命。每一個(gè)過濾系統(tǒng)根據(jù)它的清灰方式、濾料、粉塵性質(zhì)、處理氣體溫度等因素都有一個(gè)最佳的過濾風(fēng)速。一般細(xì)粉塵的過濾風(fēng)速比粗粉塵低。設(shè)計(jì)是可參考表3.1確定[18]。

表3.1 袋式除塵器推薦的過濾風(fēng)速（m/min）

由經(jīng)驗(yàn)可選取，脈沖除塵器處理輕小顆粒粉塵的過濾風(fēng)速為1.0—1.25m/min。

4.3 濾袋規(guī)格的選取

濾袋的規(guī)格尺寸：

外濾式圓形濾袋的直徑為114～200mm，長(zhǎng)為2～9m，常用的規(guī)格為直徑120～160mm，長(zhǎng)度為2～6m。常用規(guī)格的濾袋見表3.2.

表3.2 圓形濾袋規(guī)格/mm

由于本設(shè)計(jì)采用的是外濾式圓形濾袋，選取濾袋直徑D為130mm，為了保證除塵器的穩(wěn)定性，減小占地面積，取長(zhǎng)L為2.45m。

由公式（1）可得：

m2

F=83.33 m2

據(jù)公式

(2)

所需濾袋條數(shù)為：

N=83.3條

取N

81，則實(shí)際過濾風(fēng)速1.234m/min，還能滿足要求

實(shí)際過濾面積為F= 81.01m2。

濾袋規(guī)格：Φ130*2450 共81條布袋。

4.4 濾袋濾料的選取

4.4.1、使用溫度

煙氣從冶煉爐出來進(jìn)入冷卻塔或者熱能發(fā)電，經(jīng)管道進(jìn)入除塵器粉塵及煙氣溫度已經(jīng)降到120度以下?？芍苯舆M(jìn)入除塵器。

4.4.2、氣體成分

主要考慮酸堿度，含水分，粘度，可燃可爆或者易燃易爆等因素，決定濾料、除塵器殼體材質(zhì)及防腐等選擇所必須考慮的因素。

從現(xiàn)場(chǎng)情況看，粉塵煙氣比較干燥，可使用布袋，但是需使耐酸耐堿防水解抗氧化材料。

4.4.3、入口含塵濃度

入口含塵濃度常以標(biāo)態(tài)體積含塵質(zhì)量表示,就入口含塵濃度,除塵器設(shè)計(jì)時(shí)要作如下考慮

(1) 設(shè)備阻力和清灰周期。入口含塵濃度增大,相同過濾面積情況下,設(shè)備阻力也增加,為維持一定的設(shè)備阻力, 清灰周期也相應(yīng)縮短；

阻力及清灰的周期在調(diào)試時(shí)候根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)。

(2) 預(yù)除塵器及過濾風(fēng)速。在入口含塵濃度很高的情況下,應(yīng)設(shè)計(jì)較低的過濾風(fēng)速及設(shè)計(jì)預(yù)除塵器；

4.5 噴吹管的設(shè)計(jì)計(jì)算

4.5.1噴吹管的設(shè)計(jì)計(jì)算

噴吹管是一根無縫耐壓管，上面按濾袋多少開有若干噴吹空口。噴吹管的技術(shù)要點(diǎn)在于噴吹管直徑、開孔數(shù)量、開孔大小及噴吹中心到濾袋口的距離要相互匹配。如果設(shè)計(jì)或需用不當(dāng)會(huì)影響清灰效果。為保證清灰效果，這些參數(shù)可以通過實(shí)驗(yàn)確定，也可以通過實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取。一般認(rèn)為噴吹空口應(yīng)小于18個(gè)，開孔為

8～32mm，噴吹管距大口200～400mm為宜。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)噴吹管可以噴吹3～40㎡的濾袋面積，5～16條濾袋。優(yōu)良的誘導(dǎo)器可適當(dāng)增加過濾面積和濾袋數(shù)量。本除塵器使用81條濾袋，可按9×9布置，即每個(gè)噴吹管噴吹9條濾袋。每?jī)蓷l濾袋之間的距離等于濾袋的半徑，即65mm。噴吹管需向?yàn)V袋中噴入氣體，故噴吹管之間的距離為195mm。每個(gè)開孔距離隨著距脈沖閥距離的增大而減小，即距脈沖閥越遠(yuǎn)的噴吹孔孔徑越小。噴吹管的長(zhǎng)度為l1＝100＋9×195＋100＝1955mm。

4.5.2除塵器脈沖噴吹三要素：壓力、周期、時(shí)間

脈沖布袋除塵器的清灰系統(tǒng)主要是由三個(gè)要素所撐控，那就是噴吹壓力、噴吹周期和噴吹時(shí)間，這三個(gè)參數(shù)的設(shè)定直接影響著除塵器的運(yùn)行。下面我們?cè)敿?xì)了解一下這三要素的技術(shù)參數(shù)。

　　噴吹壓力

　　噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大，誘導(dǎo)的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，袋濾器壓力下降越明顯。圖6為對(duì)由QMF—100型電磁脈沖閥組成的噴吹系統(tǒng)的測(cè)定結(jié)果。由圖6可見，在袋式除塵器壓降限定后，噴吹壓力越高，處理能力越大。在噴吹間隔及噴吹時(shí)間不變的情況下，噴吹壓力增加，允許入口含塵濃度可以相應(yīng)提高。但噴吹壓力過高，也會(huì)出現(xiàn)過度清灰現(xiàn)象，反而影響凈化效率，即袋式除塵器出現(xiàn)瞬間“冒灰”現(xiàn)象，同時(shí)耗氣量增加，浪費(fèi)能源。由此可見，噴吹壓力過低或過高都會(huì)影響過濾效果。試驗(yàn)表明，壓縮空氣的壓力相當(dāng)大的一部分消耗在克服噴吹系統(tǒng)本身的阻力上，其數(shù)值可達(dá)0.2MPa以上，其中脈沖閥的阻力占很大部分。近年來出現(xiàn)幾種低阻脈沖閥，如直通脈沖閥和雙膜片低壓脈閥等，由于其內(nèi)阻降低很多，也使噴吹壓力相應(yīng)降低，即低壓噴吹系統(tǒng)，噴吹壓力最低可達(dá)0.2MPa—0.3MPa。此外，加大氣包及噴吹管直徑，以噴嘴代替噴孔等均可降低噴吹壓力。DMF—F屬于低壓脈沖閥，而DMF—Z為高壓脈沖閥，它們本身的壓力損失不同，要求噴吹壓力也應(yīng)不同。噴吹壓力除了考慮脈沖閥阻力外，還應(yīng)考慮濾袋長(zhǎng)度，短濾袋采用低的噴吹壓力，長(zhǎng)濾袋噴吹壓力要相應(yīng)增大。對(duì)于濾袋長(zhǎng)為2000mm、低壓直通脈沖閥，噴吹壓力0.45MPa—0.55MPa。扁袋除塵器一般采用高壓角式脈沖閥，噴吹壓力可適當(dāng)提高到0.6MPa。

　　噴吹周期

　　噴吹周期的長(zhǎng)短直接影響到除塵器的壓降。對(duì)采用定時(shí)控制的脈沖袋式除塵器，噴吹間隔由脈沖控制儀設(shè)定，定時(shí)噴吹（開環(huán)控制）。通過調(diào)整脈沖間隔，可使除塵器壓降基本保持在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。在不影響正常運(yùn)行的條件下，應(yīng)盡量延長(zhǎng)脈沖間隔，這樣可以減少壓縮空氣耗量，還可以減少脈沖閥膜片及濾袋的損壞，延長(zhǎng)使用壽命。延長(zhǎng)噴吹間隔，噴吹系統(tǒng)耗電量雖然少了，但由于除塵器壓降增加過多，會(huì)增加引風(fēng)機(jī)的耗電量。

　　噴吹時(shí)間

　　噴吹時(shí)間(又稱脈沖寬度)即脈沖閥開啟噴吹的時(shí)間。一般噴吹時(shí)間越長(zhǎng)，噴入濾袋內(nèi)的壓縮空氣量也越多，清灰效果好。但噴吹時(shí)間增加到一定值后，對(duì)清灰效果的影響并不明顯。圖7為QMF—100型脈沖閥在過濾速度和入口含塵濃度一定時(shí)，不同噴吹壓力下，噴吹時(shí)間和除塵器壓降的關(guān)系。開始，隨噴吹時(shí)間的增加，除塵器壓降下降很快，而噴吹時(shí)間達(dá)到一定值時(shí)，壓降下降很少，但壓縮空氣量卻成倍增加。因此想通過調(diào)節(jié)噴吹時(shí)間來降低除塵器的壓降是有限的，一般噴吹時(shí)間在0.1s—0.2s，通常取0.15s。

4.6、 脈沖閥的設(shè)計(jì)計(jì)算

本除塵器使用的是脈沖噴吹，噴吹壓力為0.5～0.7MPa，且為逆噴，噴吹氣體運(yùn)動(dòng)方向和凈化后氣體的運(yùn)動(dòng)方向相反。脈沖閥是脈沖噴吹清灰裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和關(guān)鍵部件，主要分直角式、淹沒式和直通式三類，每類有6個(gè)規(guī)格接口從20～76mm(0.75～3in)。每個(gè)閥一次噴吹耗氣量30～600m3/min(0.2～0.6MPa)。淹沒式脈沖閥采用淹沒于氣包中的安裝方法，故稱淹沒式。它與其他結(jié)構(gòu)形式比較，減少了流道阻力，降低了噴吹氣源壓力，因而能適用于壓力低的場(chǎng)合，且可降低能源消耗和延長(zhǎng)膜片壽命。脈沖噴吹周期為1min，每次噴吹時(shí)間為0.1s。

參考其它設(shè)計(jì)計(jì)算，本設(shè)計(jì)中每根噴吹管噴吹9條濾袋，由于噴吹氣體噴吹一排濾袋時(shí)，其它脈沖閥都處于關(guān)閉狀態(tài)，故可使用9個(gè)脈沖閥，即氣體一次噴吹通過一根噴吹管到每排濾袋，則需要選擇脈沖閥的型號(hào)。

每排濾袋在0.1s通過的風(fēng)量為Q1，則有：

L

而噴吹氣體量為通過風(fēng)量的2～3倍，故按照規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，選用的脈沖閥型號(hào)為SYKL-J76，其噴吹耗氣量為170L/次。

SYKL-Y型淹沒式脈沖閥技術(shù)參數(shù)如下：

a．適應(yīng)環(huán)境：溫度為-10～+55℃；濕度為相對(duì)濕度不大于85%。

b．工作介質(zhì)：清潔空氣。

c．噴吹氣源壓力：推薦使用0. 5～0.7MPa。

d．噴吹氣量：在噴吹氣源壓力為0.25MPa，噴吹時(shí)間為0.1s時(shí)，噴吹氣量見表3.3。

表3.3 耗氣量表

SYKL-J76，其噴吹耗氣量為170L/次。22個(gè)脈沖閥，每分鐘噴吹兩次，消耗壓縮空氣量0.34/min。

一個(gè)脈沖閥管的過濾面積：

e．電磁先導(dǎo)閥工作電壓、電流：DC24V，0.8A；AC220V，0.14A；AC110V，0.3A。

4.7、 花板的濾袋分布及檢修門的大小數(shù)量

在花板設(shè)計(jì)中主要是布置濾袋的距離，該間距與袋徑、袋長(zhǎng)、粉塵性質(zhì)、過濾速度等因素有關(guān)。如果袋與袋之間的距離太靠近，濾袋底部相互碰撞摩擦，在運(yùn)行幾個(gè)月內(nèi)部分濾袋底部破裂，還會(huì)令箱體內(nèi)氣流上升速度太快，導(dǎo)致煙塵排放量增加，濾料的局部過濾負(fù)荷太高和清灰力度不足。如果距離太大，則占地面積增大，會(huì)使成本上升，設(shè)計(jì)出的除塵器不經(jīng)濟(jì)。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，袋與袋之間的邊緣距離應(yīng)該至少是濾袋本身直徑的0.4倍。濾袋采用9×9的布置，即每排9條濾袋，共9排。濾袋之間的距離為濾袋直徑的0.4倍，然后把濾袋固定在花板上，濾袋內(nèi)部采用籠骨結(jié)構(gòu)。

在上箱體的空間內(nèi)，布置2個(gè)檢修門，采用1×2的布置，每排1個(gè)檢修門，門的規(guī)格為500×300mm2，左側(cè)安裝脈沖閥。

4.8 除塵器外形尺寸的確定

脈沖袋式除塵器的進(jìn)氣位置有多種，大中型脈沖除塵器多采用下進(jìn)氣，進(jìn)氣其原因是關(guān)斷進(jìn)氣口閥比較方便。中小型除塵器有的采用中部進(jìn)氣，有的采用上部進(jìn)氣。本設(shè)計(jì)中采用下進(jìn)氣，即逆噴方式噴入氣體。

除塵器外形設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體，其中長(zhǎng)度為：共有9排，每排之間距離為195mm，兩邊的最邊上濾袋距最邊上距離為400mm，則有195×9+400×2=2155mm；

寬度為：每排濾袋數(shù)為9條，左邊第一條濾袋距進(jìn)風(fēng)口距離為1100mm，最邊上濾袋距兩邊距離為270mm，則3125mm；

高度為：最上部梯子欄桿高度為1200mm，出風(fēng)口高度為400mm，固定濾袋的空間高度為2450mm，下面卸灰閥高度為2000mm，距地面高300mm，則總高度為6350mm。

因此除塵器的外形為2155*3125*6350mm。

4.9 進(jìn)、出風(fēng)口管徑的設(shè)計(jì)計(jì)算

由于進(jìn)風(fēng)口處粉塵濃度較大，為了防止粉塵的沉積，因而風(fēng)速較高，可選取為16～20m/s；經(jīng)過除塵器凈化后，出風(fēng)口處粉塵濃度很小，風(fēng)速可以取小一些[19]。

根據(jù)公式：

m3 （3）

m

m/s

選取進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速為18m/s，則進(jìn)風(fēng)口管徑：

D=0.34 m

參考通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，取進(jìn)風(fēng)管的管徑為D進(jìn)=350mm。

則此時(shí)進(jìn)風(fēng)管風(fēng)速為：

V=17.32m/s

選取出風(fēng)口風(fēng)速為12m/s，則出風(fēng)口管徑為：

D出=0.42m

參考通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，取出風(fēng)管的管徑為D出=450mm。

則此時(shí)出風(fēng)管風(fēng)速為：

V=10.48m/s

4.10 外殼結(jié)構(gòu)分布及計(jì)算

進(jìn)風(fēng)口位置：進(jìn)風(fēng)風(fēng)管中心線距箱體下面的梁的距離為300mm，進(jìn)風(fēng)風(fēng)管管徑為350mm（上一步一算出）；

出風(fēng)口位置：兩個(gè)風(fēng)管中心線的距離為2950mm，出風(fēng)風(fēng)管管徑450mm；

氣體分布板：大中型袋式除塵器進(jìn)氣量大，進(jìn)氣速度快（粉塵濃度大，為了保證粉塵不會(huì)在管道中沉積），氣流的流線形狀復(fù)雜，所以要充分考慮氣體均與分配問題，這一點(diǎn)對(duì)脈沖袋式除塵器尤為重要，如果氣流分布不均勻往往造成濾袋下部碰撞和過早損壞。當(dāng)進(jìn)氣口從除塵器下部進(jìn)入時(shí)可在灰斗上設(shè)置分布辦，使含塵氣體均勻到達(dá)每個(gè)濾袋。本設(shè)計(jì)中，擋板距箱體左邊的距離為1100mm。這樣可以使氣體均勻的通過濾袋，提高凈化效率，同時(shí)保護(hù)濾袋，減小磨損，延長(zhǎng)濾袋使用壽命。

4.11、清灰方法

在線清灰和離線清灰。脈沖布袋除塵器可采用在線清灰和離線清灰兩種方法。在線清灰是指在進(jìn)行脈沖噴吹時(shí),布袋仍然進(jìn)行含塵氣體過濾,在線清灰過濾及清灰時(shí)對(duì)系統(tǒng)波動(dòng)影響小,但清灰不徹底,不能在線檢修。離線清灰是指把除塵器內(nèi)部分成若干個(gè)過濾室,每個(gè)袋室的凈氣室上獨(dú)立安裝離線閥、氣缸和電磁脈沖閥等壓縮氣控制系統(tǒng),在對(duì)每個(gè)過濾室進(jìn)行脈沖清灰噴吹前,通過離線閥首先關(guān)閉這個(gè)袋室,使該濾室在沒有煙氣過濾情況下進(jìn)行清灰,因此離線清灰效果更徹底,且能在線檢修,缺點(diǎn)是增加離線機(jī)構(gòu)、造價(jià)高、清灰時(shí)對(duì)系統(tǒng)煙氣波動(dòng)有影響等。

本系統(tǒng)采用在線行噴吹脈沖清灰方式。