機電信息類論文發(fā)表淺析高新除塵器研發(fā)

　　摘 要：本文總結了YLDMⅡ型新型高新布袋除塵器的研制過程，研制所取得成果和存在的需要改進的方面。最后對高新布袋除塵器的運用前景進行了展望。

　　關鍵詞：布袋除塵器,高新技術

　　由我億金公司組織研發(fā)的YLDMⅡ型新型高新布袋除塵器，在經(jīng)過兩年的研究、設計、現(xiàn)場實踐及最終投入使用的過程中，得到用戶的普遍好評?，F(xiàn)該除塵器的研發(fā)過程已經(jīng)基本結束，需要對其研發(fā)過程做一總結。

　　億金公司研發(fā)本高新除塵器的目的：使除塵器排放濃度達到近乎“零”排放，超前滿足國家環(huán)保部門對除塵器更為苛刻的濃度排放要求，使空氣環(huán)境得到完全的清潔，徹底改善人們的生活及工作空氣環(huán)境。

　　本新型高新布袋除塵器原預期將要達到的技術水平：其排放濃度控制在15mg/m3以下，其布袋除塵器整體差壓控制在1000Pa以下(脫硫除塵狀態(tài)下)，其本體實際實用壽命控制在25年以上。本高新除塵器在設計及現(xiàn)場運行上將達到國內外技術領先或技術先進水平。

　　在兩年的研發(fā)過程中，億金公司領導投入了大量的人力物力，積極支持本新型布袋除塵器的研發(fā)工作。技術工程師在公司領導的帶領下，不畏辛苦，終于在預期時間內完成了本次研發(fā)。

　　本次高新除塵器研發(fā)達到了如下目的：

　　(1)尋找到適合各類脫硫工況的布袋濾料。比如燒結脫硫工況想，該濾料為500g/m2亞克力+PTFE浸漬處理材料，該濾料能保證過濾后的排放濃度小于5mg/m3以下。同時，該濾料能耐高溫180℃及耐酸耐堿。相對純PTFE濾料，該濾料相對經(jīng)濟實惠。若在電廠脫硫工況下，選用PPS濾料比較經(jīng)濟。一般的鋼廠除塵，選用滌綸針刺氈濾料已經(jīng)滿足使用要求。這已經(jīng)經(jīng)過實踐的檢驗。

　　(2)解決了旁通的零泄漏問題。將原來的硅橡膠軟密封改為金屬結合面硬密封旁通結構，徹底實現(xiàn)了旁通的零泄漏。研發(fā)后的旁通為不銹鋼雙閥板結構，能適應煙氣中溫度及酸堿度的各種不利影響，能比原來的旁通結構更加延長其使用壽命。

　　(3)優(yōu)化了煙氣導流結構設計。在灰斗進風口處，灰斗內部及風管各拐彎處，均設置有導流板。這些導流板能合理引導煙氣的流向，降低煙氣運行時的阻力和對管壁造成的磨損，提高管道壁板的使用壽命。

　　(4)改進了煙氣阻流技術，使紊亂煙氣平均進入過濾空間，均勻流向各濾袋，降低煙氣塵粒對濾袋的磨損，提高濾袋的使用壽命。改進后，在濾袋底部留有足夠大的預沉降空間，在預沉降空間內根據(jù)煙氣量的大小布置紊流板，目的是將氣流紊亂后均勻流向各布袋。

　　(5)研發(fā)了除塵器中箱體煙氣流上升控制技術，第一次明確降低除塵器阻力的措施之一是把中箱體凈煙氣流上升速度控制在一定范圍內。中箱體凈煙氣流上升速度是指：進入中箱體內的煙氣，沿著濾袋邊緣間隙緩慢上升的速度。根據(jù)億金公司多年來的設計經(jīng)驗及現(xiàn)場實踐檢驗，中箱體凈煙氣流上升速度應控制在0.75m/s以下比較合適。在此速度下，經(jīng)過噴吹系統(tǒng)清除的灰比較容易下落，不會發(fā)生已經(jīng)清除下來的灰重新積到濾袋上的現(xiàn)象。0.75m/s為煙氣流上升速度控制的拐點。

　　(6)研發(fā)了上箱體橫截面控制技術。對除塵器上箱體通風橫截面進行合理控制非常重要。橫截面設置太大，將造成材料成本上升，不經(jīng)濟。反之，若通風橫截面過小，將導致大量的風難以通過上箱體橫截面，造成除塵器運行阻力增大，甚至使除塵器不能正常運行。根據(jù)億金環(huán)保技術部的設計經(jīng)驗，通過上箱體橫截面過濾風速應控制在4m/s左右，最大不要超過5m。否則可能造成上箱體局部阻力過大，影響除塵器整體運行性能的穩(wěn)定。

　　(7)研發(fā)了除塵器噴吹管噴嘴及噴吹短管距離花板高度的控制技術。根據(jù)億金環(huán)保技術部的設計理念，在中壓(0.3Mpa-0.5MPa)噴吹的狀態(tài)下，噴吹管上所有噴嘴口徑的面積之和應該為噴吹管內徑的60～80%，即：(60～80%)A噴吹管=nA噴嘴。噴吹管上分為噴吹前部和噴吹后部，噴吹管前部的噴嘴規(guī)格為φd，噴吹管后部的噴嘴規(guī)格為φ(d-1)，這樣設計的理由是：壓縮氣流沿管口進入噴吹管時，靠近前部的氣量大，嘴口響應大些，越靠近噴吹管后部，氣流量約偏小，需要噴嘴口響應減小，以保證從后部噴嘴群噴射出的壓縮空氣流同噴吹管前部噴嘴群噴吹出的壓縮空氣流在幾乎相同的噴吹壓力下，保證噴吹系統(tǒng)的最佳清灰效果。噴吹短管口距離花板高度的控制也很重要。噴吹短管端面距離濾袋口(花板)的高度受氣流沿噴吹軸線成20°角度和二次誘導風量的影響。理論上來說，二次誘導氣量越多越好，也就是加大噴吹短管距離濾袋口的高度。但高度不能無限制抬高，氣流沿噴吹軸線成20°角度擴散的現(xiàn)象注定其只能是一個確定的值。該值恰好能保證擴散的原始氣流連同誘導的氣流同時超音速進入濾袋口。進入濾袋的氣流瞬間吹到濾袋底部，在濾袋底部形成一定的壓力。然后，氣流反沖向上，在濾袋內急劇膨脹，抖落覆著在濾袋外表面的積灰。根據(jù)在電腦上用CAD模擬的結果，在0.3Mpa的噴吹壓力下，3寸脈沖閥噴吹規(guī)格為150×7100的濾袋，其高度為：H=160mm;噴吹160×7100的濾袋，其高度為：H=180mm。

　　(8)研發(fā)了除塵器噴吹氣包容量控制技術。噴吹氣包容量控制很重要。若氣包容量偏小，當?shù)谝粋€脈沖閥在噴吹作業(yè)時，氣包內壓縮空氣壓力下降很快，當下一個脈沖閥噴吹時，氣包內氣壓來不及補充回原來的壓力狀態(tài)。這就造成整個噴吹系統(tǒng)不能正常工作，影響了除塵器的清灰效果。反之，若氣包容量過大，將造成材料和人工成本的浪費，很不經(jīng)濟。根據(jù)億金環(huán)保技術部的設計經(jīng)驗，氣包的工作最小容量為單個脈沖閥噴吹一次后，氣包內的工作壓力下降到原工作壓力的70%為最佳。在進行氣包容量的設計時，應按最小容量進行設計，確定氣包的最小體積，然后在此基礎上，對氣包的體積進行擴容。

　　(9)研發(fā)了除塵器壓縮空氣管道流量控制技術。管道補氣流量影響到從儲氣罐出來的壓縮空氣對各脈沖閥的直接氣量供給進度。管道的壓縮空氣流量應能保證當一脈沖閥噴吹完畢、下一脈沖閥開始噴吹前，脈沖閥氣包內的壓縮空氣氣壓恢復至設定值。取已經(jīng)被脈沖閥釋放掉的壓縮空氣考慮，在氣包內進氣管道對氣包的補氣流量與補氣時間有如下計算方程式。

　　T=K(32ρV2/(π2D4(P1-P2)))1/2 ***

　　式中，K表示安全系數(shù)，它主要取決于管道內壁的粗糙程度，管道彎曲程度及彎曲段數(shù)量，K的取值一般按8～15來確定。ρ表示噴吹前壓縮態(tài)氣體的密度，單位Kg/m3。D表示管道內徑，單位m。P1表示脈沖閥噴吹前氣包的壓力，單位Pa。P2表示脈沖閥噴吹后瞬間氣包的壓力，單位Pa。T表示補氣時間，單位s。V表示脈沖閥釋放掉的壓縮態(tài)氣體體積，單位m3。從上述方程式中，可以看出，補氣時間與補氣管道直徑平方成反比，與消耗的壓縮空氣體積成正比。這也就說明了在現(xiàn)場實際環(huán)境中，若補氣管道一定，采用大流量脈沖閥噴吹，必定會增加補氣時間。反之，若脈沖閥確定后，將補氣管道口徑增大，將大大縮短補氣時間，因為補氣時間與管道內徑的平方成反比。

　　***注：上述方程式是由億金環(huán)保除塵設備研究所設計人員根據(jù)牛頓第二運動定律及動量定理推導出來的。

　　(10)研發(fā)了高濃度煙塵脫硫除塵器進風口閥門創(chuàng)新技術。該進風閥門是針對高濃度煙塵(1000g/m3及以上濃度)脫硫除塵器的工藝特點設計的。本技術適用于處理高濃度煙氣除塵器的進風裝置離線檢修。它除了能實現(xiàn)除塵器單倉室的全部離線，還能實現(xiàn)處理低濃度煙氣除塵器不容易實現(xiàn)的靈活順暢進入在線狀態(tài)，該動作的執(zhí)行是在積灰重力和氣缸回復力雙重力的作用下實現(xiàn)。解決了進風閥板由離線變?yōu)樵诰€時，閥板不能開啟的難題。另一個優(yōu)點是：在脫硫狀態(tài)下，本部件運行時，具有自動調節(jié)積灰的能力。當積灰大于限定值，多余積灰將閥板壓低一定角度后排出。隨后，閥板在氣缸的動作下，自動復原原位。

　　(11)研發(fā)了電袋結合脫硫除塵器凈化技術，解決了脫硫除塵器在運行過程中阻力過高的問題，將進入布袋除塵器的進出風口差壓控制在800Pa內。該技術的成功研發(fā)及現(xiàn)場實際運用，不但解決了很多電廠電除塵器改造的問題，使電除塵器改造有了方向，更重要的是，電袋除塵器的聯(lián)合為脫硫阻力的降低打開了一扇門。這使設計人員明白了控制布袋除塵器阻力的一個方法是使進入布袋除塵器的煙塵濃度控制在很低的范圍內。而對于像脫硫這樣高濃度的煙塵，必須在進入布袋除塵器前進行預沉降處理，電除塵器改造后，首先會對煙氣粉塵電荷沉積，電除塵器下面的灰斗本身又有沉積作用。這些都保證了進入布袋除塵器的含塵濃度在一個很低的范圍內。

　　(12)優(yōu)化了各類工況下除塵器設備的輸灰問題。對于電廠脫硫除塵，我們采用船型灰斗+空氣斜槽的輸灰方式，實現(xiàn)粉塵的循環(huán)利用和多余粉塵外排。在優(yōu)化的過程中，我們著重研發(fā)了透氣布透氣量的理論計算，經(jīng)過實際檢驗，該計算公式是可行的。空氣輸送斜槽的輸送能力按如下公式計算：R=60qBL/1000。式中，R為耗氣量，單位m3/h。q為單位面積耗氣量，單位m3/m2.min。經(jīng)過多次實現(xiàn)，q一般取值1.5-2.0。B為空氣斜槽輸送寬度，單位mm。L為空氣斜槽長度，單位m。對于鋼廠等除塵，我們采用刮板機組合+斗提機+灰倉+加濕機的積灰輸送方式。也可以根據(jù)具體情況作相應的變動。

　　(13)優(yōu)化煙道結構，阻止了粉塵在煙道內的堆積。通過合理控制煙氣流在煙道內的速度，保證煙氣中的粉塵不會降落。這其中，又分為對水平煙道及豎直煙道的氣流控制技術。

　　(14)保證各類工況下除塵器本體板材耐腐蝕，延長本體鋼結構的使用壽命。若無特別說明及十分惡劣的工況，在不采用不銹鋼除塵器的條件下，我們將從改善除塵器本體與氣流接觸的外部結構入手，改進保溫結構，改進風速控制，減輕煙塵對鋼板的磨損及酸性氣體對鋼板的腐蝕。采用耐腐蝕油漆涂刷除塵器內壁。這其中，又研發(fā)了高新除塵器油漆涂刷工藝技術。

　　本次高新除塵器的研發(fā)是成功的，但仍存在一些問題，這些問題值得我們繼續(xù)努力思考，繼續(xù)改進設計，以使高新除塵器發(fā)揮最大效力，為國家的環(huán)保建設服務。

　　基本上來說，有下述問題沒有解決徹底：

　　(1)尋找一種適合的濾料，使其過濾排放濃度小于5mg/m3以下，同時，又能耐高溫300℃及耐酸耐堿。同時，該濾料有要有一定的經(jīng)濟使用性?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的PTFE濾料為最好的濾料，能滿足上述所有要求。但經(jīng)濟適用性不好，不適合普遍使用。這阻礙了高新除塵器在某些領域的推廣。

　　(2)對于某些類型的除塵器，當煙氣經(jīng)過旁通時，由于受到除塵器結構的限制，煙氣流流速增大，造成局部氣流阻力有升高現(xiàn)象。這需要有一個很好的解決方案。

　　(3)在現(xiàn)有的除塵工程中，能達到15mg/Nm3排放濃度的還不能完全實現(xiàn)。當然，理論上，濾料滿足使用要求，但在實際的噴吹清灰過程中，由于濾料的瞬時膨脹造成的間隙，可能會使部分粉塵逃逸。這些都需要我們在將來的工作中加以改進。

　　在將來對高新除塵器的改進中，著重需要從上述幾個方面著手優(yōu)化設計，力爭使高新除塵器設計完美，更好的為國家環(huán)保事業(yè)服務。

　　本次研發(fā)的高新除塵器的前景展望：本高新除塵器市場前景廣闊，能滿足在可預見的五到十年內，國內外大部分電廠、鋼廠及垃圾焚燒廠對除塵器煙氣排放濃度的極為苛刻的需要。(預計布袋除塵器將達到的技術水平：其排放濃度控制在15mg/m3以下，其布袋除塵器整體差壓控制在1000Pa以下(脫硫除塵狀態(tài)下)，其本體實際實用壽命控制在25年以上。本高新除塵器在設計及現(xiàn)場運行上將達到國內外技術領先或技術先進水平。)

　　本高新除塵器研發(fā)至此已經(jīng)全面結束了。在這里，衷心感謝上級技術主管部門及億金公司高層領導的關懷和指向，也對廣大技術工程師的辛勤努力工作表示感激。

　　在實際的工程中，有YLDM32560沙鋼4號燒結機煙氣脫硫工程布袋除塵器項目、YLDM2500杭州杭聯(lián)熱電有限公司1#循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硫除塵項目、YLDM2200金柳熱電2X50th拋煤爐尾部煙氣除塵配套布袋除塵器工程等項目已經(jīng)在連續(xù)良好運行。

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