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水泥廠(chǎng)袋式除塵器阻力過(guò)高的原因及降阻措施

袋式除塵器是一種干法過(guò)濾類(lèi)高效除塵設備，因其具有能處理微細粉塵、除塵效率高、結構簡(jiǎn)單、適應性強、系統運行穩定等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于大氣污染控制、工業(yè)產(chǎn)品物料回收以及工藝氣體凈化等方面。隨著(zhù)人們對環(huán)境的日益重視和環(huán)保標準的提高，尤其是對PM10、PM2.5等微粒的控制提上日程，再加上濾料和清灰技術(shù)的發(fā)展，袋式除塵器已成為性?xún)r(jià)比高的高效除塵設備。      

近年來(lái)，袋式除塵器在我國水泥工業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應用，在許多新建水泥生產(chǎn)線(xiàn)上全部選用袋除塵器，在老廠(chǎng)環(huán)保改造中也大多采用電改袋方案。在看到袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，我們也應充分認識到袋除塵器存在的不足，如部分袋除塵器存在設備阻力高、除塵效率降低、濾袋經(jīng)常破損、濾袋使用壽命短等，主要是由于工藝設計選型和設備設計不合理、濾料選材不合理、濾料質(zhì)量差以及生產(chǎn)運行維護不規范等導致的。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )出現袋除塵器運行阻力過(guò)高的現象，其危害性非常大，如導致除塵效率降低、濾袋破損、濾袋壽命縮短、系統運行不穩定、系統電耗高等不利情況。下面就對水泥廠(chǎng)袋除塵器阻力過(guò)高的原因及降阻措施進(jìn)行分析探討。

1  袋式除塵器運行阻力

袋式除塵器的運行阻力為進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處全壓的絕對值之差，表示氣體流通過(guò)袋式除塵器所耗的機械能。一般壓力損失可用壓力計在袋式除塵器的設備現場(chǎng)測出。在實(shí)際工程中，袋式除塵器的運行阻力主要由結構阻力和過(guò)濾阻力兩部分組成。

1.1  袋式除塵器結構阻力

袋式除塵器結構阻力是指由袋除塵器進(jìn)出風(fēng)口、閥門(mén)、灰斗、箱體及其分布管道引起的局部阻力和沿程阻力，結構阻力可借助相關(guān)設計手冊規定的計算公式進(jìn)行計算確定，主要計算公式為摩擦阻力計算公式和局部阻力計算公式。根據摩擦阻力計算公式可分析得出：在相同處理風(fēng)量下，濾袋越長(cháng)、內壁越粗糙、除塵器過(guò)流截面越小、氣流上升速度越高，則摩擦阻力越大，其中，濾袋長(cháng)度和除塵器過(guò)流截面也直觀(guān)反映在氣流上升速度上。因此，摩擦阻力大小主要受除塵器結構型式和制作工藝以及氣流上升速度等因素的影響。袋除塵器各結構部件所產(chǎn)生的局部阻力可根據以下公式進(jìn)行計算：

袋式除塵器的局部阻力主要集中在除塵器進(jìn)風(fēng)口、出風(fēng)口、閥門(mén)、進(jìn)風(fēng)道與袋室的過(guò)流截面、花板孔以及凈氣箱上。根據公式可分析得出：對于處理一定的氣體，局部阻力大小主要受氣流速度和局部阻力系數兩因素的影響，因此，在設計袋除塵器結構時(shí)，要合理選用各過(guò)流截面的風(fēng)速，同時(shí)盡量避免內部風(fēng)速的突然大幅度變化。袋式除塵器結構阻力通常為200～500 Pa，此部分阻力不可避免，但可以通過(guò)設備結構優(yōu)化設計和合理的流體動(dòng)力設計而盡量減少，使其不超過(guò)除塵器總阻力的20%～30%。

1.2  袋式除塵器過(guò)濾阻力
潔凈濾料阻力與濾料阻力系數和過(guò)濾速度成正比，通常情況下，潔凈濾料阻力為50～200Pa,與濾料纖維結構、濾料結構及后處理方式有關(guān)。工程實(shí)踐中，常用透氣率指標表示潔凈濾料的阻力特性，透氣率越大，表示潔凈濾料的阻力越小。

其中，粉塵層比阻力與粉塵粒徑、粉塵層空隙率、粉塵負荷以及濾料特性有關(guān)。所以粉塵層阻力大小受粉塵粒徑、氣體含塵濃度、粉塵負荷、濾料材質(zhì)、過(guò)濾速度等因素影響。粉塵層阻力通常為500～2000Pa。

2   袋式除塵器運行阻力過(guò)高的原因

通過(guò)以上理論分析和實(shí)踐總結，水泥廠(chǎng)袋式除塵器運行阻力過(guò)高可能有以下原因：

（1）除塵器結構不合理

（a)袋式除塵器結構過(guò)于復雜，含塵氣流在除塵器經(jīng)過(guò)各部件流速變化和流動(dòng)方向變化的次數過(guò)多。例如，袋式除塵器進(jìn)風(fēng)系統的結構較復雜，按含塵氣體流向，先后經(jīng)歷進(jìn)風(fēng)總管、變徑管、閥門(mén)、直管、彎頭和圓變方突然擴大管等部件，氣體的能量消耗在方向和速度的數次變化之中。

（b）進(jìn)入灰斗后氣流分布不均，水泥廠(chǎng)窯尾和窯頭袋除塵器大多采用側進(jìn)風(fēng)型式，含塵氣體經(jīng)斜導流板導流再通過(guò)下進(jìn)風(fēng)方式進(jìn)人灰斗，易造成氣流分布不均，產(chǎn)生偏流和斜向氣流，造成設備運行阻力增加。

（c）袋式除塵器進(jìn)出風(fēng)口、進(jìn)氣總管和支管、排氣總管和支管、各種管件（彎頭、變徑管等）和調節閥門(mén)的風(fēng)速過(guò)高。例如，將除塵器進(jìn)風(fēng)管道、排風(fēng)管道內的風(fēng)速設計得與除塵管道的風(fēng)速相同（≥16~18m/s）。

檢查結構阻力是否過(guò)高的方法是分別測量設備阻力和花板兩側阻力，兩者之差就是結構阻力。若該值超過(guò)設備阻力的40%~50%，則可認為結構阻力過(guò)高。

（2）濾袋間距過(guò)小

對于外濾式袋式除塵器，濾袋間距過(guò)小，會(huì )造成濾袋靠得太近，會(huì )導致濾袋之間積粉，含塵氣流上升什速度過(guò)高，是造成設備運行阻力過(guò)高的原因之一。例如，對于長(cháng)袋脈沖袋式除塵器，濾袋間距一般較小，濾袋長(cháng)度較長(cháng)，如袋籠和濾袋的垂直度控制不好，會(huì )使濾袋成堆聚在一起，使清下來(lái)的粉塵阻塞在濾袋之間，含塵氣流上升速度增加，造成惡性循環(huán)。

與濾袋間距過(guò)小相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是，袋間氣流上升速度過(guò)大，加劇了粉塵再吸附，也導致設備阻力上升。

（3）灰斗堵塞

對于水泥廠(chǎng)用袋式除塵器，進(jìn)風(fēng)方式基本是采用直接從灰斗進(jìn)風(fēng)和間接從灰斗進(jìn)風(fēng)兩種方式當除塵器灰斗積存粉塵過(guò)多時(shí)，會(huì )嚴重堵塞進(jìn)氣通道，導致設備阻力過(guò)高。出現這種情況可能有灰斗下卸灰裝置損壞、卸灰裝置下游的輸送裝置故障或損壞、卸灰裝置被異物卡塞或卸灰間隔時(shí)間過(guò)長(cháng)等原因。

（4）濾袋堵塞

濾袋堵塞是設備阻力過(guò)高最常見(jiàn)的原因。導致濾袋堵塞有以下幾種因素：

（a）含塵氣體結露導致粉塵在濾袋上粘結。當結露比較嚴重時(shí)，即使是覆膜濾袋也會(huì )產(chǎn)生這種粉塵粘結現象。在水泥廠(chǎng)產(chǎn)生該氣體結露、粉塵粘結現象主要有烘干機袋除塵器、窯尾袋除塵器和水泥磨袋除塵器。

（b）除塵器殼體密封不嚴密，致使雨水漏入造成濾袋潮濕和粉塵粘結。因水泥廠(chǎng)單條水泥生產(chǎn)線(xiàn)規模的不斷擴大，使用的袋式除塵器的規格和體積也相應增大，為簡(jiǎn)化布置和節約成本，將窯尾袋除塵器、水泥磨袋除塵器等布置在室外，因除塵器為負壓操作，一旦遇雨雪天氣，除塵器就會(huì )因自身密封不嚴而漏水。具體原因為：除塵器頂蓋和頂門(mén)密封不好、除塵器頂部沒(méi)做泛水或泛水坡度不夠、各安裝連接部位焊接氣密性不夠和法蘭連接密封不良等。

判斷濾袋是否堵塞的方法是檢測花板兩側的壓差。若該壓差過(guò)高，則可確認濾袋出現堵塞。

（5）粉塵進(jìn)入濾料深層

細微粉塵進(jìn)入濾料深層導致濾袋的殘余阻力升高。殘余阻力升高到一定程度，濾袋便失效。

判斷方法是檢測花板兩側的壓差。若該壓差過(guò)高，則可判斷粉塵進(jìn)入濾料深層。

（6）過(guò)濾風(fēng)速過(guò)高

出現這一情況可能由于設計時(shí)確定的過(guò)濾風(fēng)速過(guò)高，也可能是運行時(shí)風(fēng)機的調節閥門(mén)開(kāi)啟過(guò)大而導致處理風(fēng)量超過(guò)設計風(fēng)量。此時(shí)除塵器的結構阻力和濾袋過(guò)濾阻力都將顯著(zhù)超過(guò)設計值。

（7）清灰周期過(guò)長(cháng)

在定時(shí)控制下，清灰間隔過(guò)長(cháng)；或者在定壓差控制方式下，清灰間隔過(guò)長(cháng)，都

將導致清灰周期過(guò)長(cháng)。對于水泥廠(chǎng)窯尾長(cháng)袋脈沖袋除塵器，當型號規格較大時(shí)，若每次噴吹1個(gè)脈沖閥，則由于脈沖閥數量眾多，就可能使清灰周期過(guò)長(cháng)。清灰周期過(guò)長(cháng)的結果是，清離濾袋的粉塵少于被收集的粉塵，設備阻力因而高于預期值。

（8）清灰強度不足

清灰強度不足可能由以下原因引起：

1）選擇的清灰方式能力較弱，不適應粉塵特性；

2）對于反吹風(fēng)袋式除塵器，反吹風(fēng)量太小，或清灰時(shí)間不夠，或三通閥關(guān)閉不嚴；

3）對于脈沖袋式除塵器，噴吹壓力過(guò)低，或噴吹時(shí)間過(guò)短，脈沖閥因而沒(méi)有充分開(kāi)啟。

（9）清灰裝置發(fā)生故障

3 降低袋式除塵器運行阻力的措施

針對以上袋除塵器阻力高的主要原因，下面逐條提出降阻的措施和方法：

（1）針對“除塵器結構不合理”的降阻措施

1）簡(jiǎn)化除塵器結構，特別是進(jìn)風(fēng)的結構，減少含塵氣流在除塵器內流速和方向的變化次數。

2）對進(jìn)風(fēng)系統進(jìn)行優(yōu)化設計，合理布置百葉狀導流板并設計合理的角度，使各袋室達到相近的過(guò)濾負荷，且最大限度地增加粉塵的慣性沉降量，減少濾袋上粉塵吸附量，大大降低濾袋的過(guò)濾阻力。

3）擴大除塵器入口和出口管段及閥門(mén)斷面，適當降低風(fēng)速。例如，除塵器進(jìn)、出口管道的風(fēng)速取值為≤14m/s；調節閥門(mén)的風(fēng)速取值為≤12m/s。

（2）應當將濾袋間距適當增大。通常濾袋之間的凈距離以不小于50mm為宜。

（3）針對“灰斗堵塞”的降阻措施

應及時(shí)查明灰斗堵塞的具體原因，分別采取修復灰斗下的卸灰裝置、修復下游的輸送裝置、排除卸灰裝置卡塞異物，或增加卸灰次數等措施。

（4）針對“濾袋堵塞”的降阻措施

1）對箱體和灰斗加強保溫，保持箱體內溫度，確保箱體內溫度高于露點(diǎn)溫度15℃以上；對于吸濕性強的粉塵，應保持箱體溫度高于該種粉塵在該系統內吸濕的溫度。在除塵器停機后，應通過(guò)延長(cháng)尾排風(fēng)機的運行時(shí)間將廢氣盡量排干凈。

2）及時(shí)更換已被堵塞的濾袋。

3）更換或調整頂蓋、檢查門(mén)或法蘭的密封件，加強補焊箱體的漏洞，使箱體密封嚴密。

（5）當發(fā)現存在粉塵進(jìn)入濾料深層的現象后，應及時(shí)將失效的濾袋更換為合適材質(zhì)的新濾袋。

（6）針對“過(guò)濾風(fēng)速過(guò)高”的降阻措施

1）若是過(guò)濾風(fēng)速設計過(guò)高，應增加袋室數量和濾袋數量以增加總過(guò)濾面積，使過(guò)濾風(fēng)速值控制在合理的范圍內。選取過(guò)濾風(fēng)速主要考慮袋除塵器型式、清灰方式、濾料材質(zhì)和含塵濃度等因素，如對于窯尾用低壓長(cháng)袋脈沖袋除塵器，當濾料選用克重為550g/m2P84（聚亞酰胺）濾料時(shí)，建議凈過(guò)濾風(fēng)速選1.0m/min以下，當濾料選用950g/m2P84玻纖復合氈覆膜濾料，建議凈過(guò)濾風(fēng)速選取值在0.9m/min以下。

2）若是調節閥門(mén)開(kāi)度過(guò)大所致，應將調節閥門(mén)開(kāi)度調節到合理開(kāi)度。

（7）針對“清灰周期過(guò)長(cháng)”的降阻措施

應調整清灰程序，縮短清灰間隔。對于脈沖閥數量較多的脈沖袋式除塵器，每次可同時(shí)噴吹位于不同單元的兩個(gè)或更多脈沖閥。

（8）針對“清灰強度不足”的降阻措施

1）選擇強力清灰方式（或改造除塵器，以增強清灰能力）；

2）改造或調整清灰裝置；

3）調整清灰控制器的參數。

（9）當發(fā)現清灰裝置發(fā)生故障后，應及時(shí)修理或更換清灰裝置。