新型布袋式除尘器的设计

新型布袋式除尘器的设计天津港第二港埠有限公司昝海安1概述本项课题是国家重点企业技术开发项目《散粮卸船成套技术设备开发》中的子项目，除尘装置及粉尘防爆技术的研究课题之一。在散粮卸船和输送的过程中，会产生大量的粉尘散发在大气中，造成环境污染，危害人身健康，在含尘空气干燥和粉尘浓度高时，还增加了粉尘爆炸的危险性，威胁人身和设备的安全。采用通风除尘的方法，将含尘气体收集并净化，能够有效地保护环境，更能降低粉尘爆炸的发生机率。布袋式除尘器是通风除尘最常用的设备，它主要依靠过滤的机理将粉尘从含尘气体中分离出来，具有效率高、工作稳定等特点。近几年来，布袋式除尘技术不断地发展，在各行各业中得到广泛应用。本课题在对有关除尘技术研究设计、制造和使用单位的调研基础上，结合港口散粮卸船和输送的特点，吸收国内外的先进技术，通过多次改进完成设计方案。在设计中，以技术先进、满足使用要求、有针对性的解决现有除尘器存在的问题为原则，使之成为一种性能优良、工作可靠、运营经济的除尘设备。2主要技术参数及说明2.1主要技术参数处理风量2000～11000m3/h除尘效率≥99.5%过滤风速1～5m/min允许进口含尘浓度≤30g/m3漏气量≤5%阻力≤2000Pa2.2主要技术参数说明1)处理风量:是指除尘系统每小时能够处理含尘空气的体积。考虑散粮卸船及输送工艺中除尘系统的布置和直连式离心风机的性能来确定。2)除尘效率:是指系统吸入含尘空气中的粉尘含量与排灰口排出的粉尘量的比值。考虑除尘效率的高低与投入成本的关系，根据实际所使用的除尘器效率99%～99.5%，基本上能满足要求而定。3)过滤风速:是指系统吸入的含尘空气在通过滤布时的速度。在不同的场合应选用不同的过滤风速。在同等条件下，过滤风速低时，除尘器阻力低，所要求的过滤面积多，设备的体积也就大，过滤风速高，相应的设备较小，但设备的阻力就大。一般来说，在安装位置受限的场合，比如卸船机上的除尘器，就应选用较高的过滤风速，以减小除尘器的体积；在空间允许的场合，可选较低的过滤风速，以降低风机的能耗。4)允许进口含尘浓度:是指系统能够处理含尘空气的最大粉尘浓度。考虑在散粮卸船和输送中，各尘源点散发的浓度比较高，如卸船机卸料点、带式输送机转接点和斗式提升机内等浓度可达20g/m3以上，允许进口含尘浓度为30g/m3就可满足要求，而不必采用两级除尘。3主要构造基本结构主要由以下部分组成:1)上箱体:包括清洁气室、检修盖、净气出口。2)中箱体:包括箱体、多孔板、进气口、泄爆装置、检修门。3)过滤组件:包括过滤布袋、布袋骨架、卡口。4)灰斗:包括灰斗箱体、观察口。5)清灰系统:包括喷吹管、高压离心风机、风管反吹回转臂、回转机构。6)排灰系统:包括卸灰闭锁器、刮灰板、回转电机。7)控制装置:包括差压压力表、差压控制器等。8)辅助设备:包括梯子、栏杆、检修平台等。4工作原理除尘器工作时，含尘气流从进风口切向进入箱体，在重力和离心力的作用下，一部分较粗重的粉尘和凝并的粉尘颗粒沿箱体筒壁落入灰斗底部，一部分细小粉尘随气流飘移到过滤布时，被捕捉过滤。清洁的空气穿过滤布进入到上箱体，再从净气口排出。随着滤袋表面捕集的粉尘越来越多，使除尘器阻力增加，为了将阻力控制在限定范围内，利用反吹风清灰系统，通过喷吹与过滤气流方向相反的高压气流将粉尘从滤袋上抖落下来。抖落下的粉尘落入灰斗中，由刮灰板和卸灰闭锁器将其排出除尘器箱体外。5主要技术特点布袋式除尘器的结构形式有许多种类。在港口散粮卸船作业系统中，最常用的国产除尘器是MC型脉冲袋式除尘器，在生产中发挥了重要作用，但也存在许多问题，如对粉尘浓度的适应范围较小，防爆、防潮性能差，易损件多，需配套空压站供给压缩空气，排灰斗粉尘结拱引起除尘器堵塞，使维修工作量增大等。本课题的研究，一要实现所要求的性能参数，二要解决主要存在的问题，使除尘装置具有性能优良、使用维修方便等特点。通过对各种除尘器的研究比较，采用了一些新的技术和新的结构。5.1主体结构形式针对粉尘浓度适应范围大的要求，主体结构采用圆筒体切向进口，使其具有重力分离、离心分离和布袋过滤3种功能，并有较强的承压性能。当含尘气流切向进入除尘器筒体时，由于气流方向和速度的改变而使粉尘颗粒受离心力和重力的作用，大多数粗颗粒和凝并的粉尘顺筒壁落入灰斗中。在灰斗断面上气流速度很低，粉尘在惯性和重力的作用下沉降。通过这些使上升到过滤段的粉尘浓度大为降低，过滤布负荷减少，有利于提高除尘效率，降低过滤阻力。5.2旋转清灰方式有效的清灰方式是除尘器正常运转的重要保证。袋式除尘器有多种清灰方式，比较常用的是脉冲喷吹。脉冲喷吹是借助压缩空气通过文氏管诱导周围空气在极短的时间内喷入滤袋，使滤袋产生脉动膨胀振动和逆气流作用，将滤袋表面的粉尘剥落，掉入灰斗。这种方式结构紧凑，清灰强度大，效率高，允许的过滤风速高。但对压缩气体的气质要求高，并且易损件较多。在设计中，采用降低压缩空气的含水率和选用耐用的易损件来提高其使用寿命，但这会使成本增大，故本设计不采用脉冲喷吹清灰。经过反复研究，在系统设计中采用了逆气流反吹。利用高压风机产生的高压清灰气流与过滤气流方向相反通过滤布，使其表面上的粉尘脱落，掉入灰斗。这种清灰方式在整个滤袋上气流分布比较均匀，气流不含水，滤袋磨损率低，可延长滤袋寿命并不受气质影响，不需要提供压缩空气，可独立构成除尘系统，但结构稍大，过滤风速相对较低。考虑到本地区湿度大的特点，故选用逆气流反吹。5.3清灰的控制传统的清灰方式为连续清灰喷吹，这种方式能源浪费严重，而本设计采用差压控制。当滤袋阻力达到设定值时，清灰系统开始清灰工作，当滤袋阻力通过逆气流清灰降到设定值时，清灰系统停止工作。这样，既可使除尘器在正常的阻力范围内工作，又可降低清灰的能耗。5.4排灰方式排灰不畅是袋式除尘器的常见故障之一。由滤袋过滤下来的粉尘，通常都是落入灰斗，再由螺旋排灰机或卸灰闭锁器排出。一般的灰斗壁的斜角都要大于粉尘的自流角，使之顺利地滑落。但在温度变化、壁面或粉尘潮湿时，就使粉尘很难滑落下来。这样，在灰斗内容易产生粉尘结拱现象，使排灰困难，严重时造成除尘器堵塞。在设计中，采用平底的灰斗结构。排灰系统由刮板机构和卸灰闭锁器组成。落到灰斗内的粉尘，由刮灰板强制刮到卸灰口，再通过卸灰器排出，这样就破坏了粉尘结拱的条件，既使粉尘不致于结拱，又降低了整机的高度，使粉尘顺利排出除尘器。5.5过滤组件过滤布袋是除尘器的重要组成部分，粉尘潮湿导致粉尘在滤袋表面粘附并结块，使除尘器阻力增加，清灰系统无法将粉尘吹落，在设计中，采用斥水的覆膜滤料，使之既有良好的透气性，又可避免空气潮湿导致的滤袋堵死现象。5.6泄爆装置本机设有泄爆装置。在万一除尘器发生粉尘爆炸时，可及时将爆炸压力泄出，防止引起二次爆炸，威胁其它设备和人身安全。泄爆装置主要由泄爆薄板、报警传感器等组成。当爆炸时，除尘器体内形成正压，压力冲破泄爆薄板使其释放，同时传感器发生报警信号。5.7控制方式除尘器与风网连锁可实现自动控制和手动控制。1)开机顺序:卸灰器→刮灰机构→风网主风机。2)停机顺序:风网主风机→刮灰机构→卸灰器。3)清灰控制:当阻力超过1200Pa时开始清灰；当阻力降至800Pa时清灰停止。4)泄爆控制:当发生爆炸时，切断所有电源。6结束语新型布袋式除尘器在各方面具有优越的性能，可广泛应用于矿山、粮食运输及加工等各种工作场合，经济效益和社会效益显著。该除尘器研制成功后在天津港散粮输送设备中使用了3年，使用情况表明该除尘器运行平稳可靠，大大减轻了工人的劳动强度，在散粮输送中起到了很大的作用。(收稿日期:2001-07-03)