楊成安　胡東方

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，人們對環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，國家政府對工業(yè)除塵的要求不斷提高，新材料、新產(chǎn)品不斷的應(yīng)用以及國家裝備水平的提升，除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝優(yōu)化，具有進(jìn)一步提升除塵效率高，濾袋壽命長以及鋼耗比小等技術(shù)特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：除塵器鋼耗比；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化；工藝優(yōu)化

中圖分類號：TH131 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）18-0008-02

環(huán)境保護(hù)是國家實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的基本保障，進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長，資源能源需求不斷提高，環(huán)境壓力日益突出?！办F霾”、“PM2.5”等一系列社會熱點(diǎn)環(huán)境問題的出現(xiàn)，更使得環(huán)境保護(hù)關(guān)切度尤為突出。2013年12月27日，國家環(huán)境保護(hù)部發(fā)布《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4915-2013），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥工業(yè)顆粒物排放標(biāo)準(zhǔn)由≤50 mg/Nm3調(diào)整為≤30 mg/Nm3，其中重點(diǎn)區(qū)域?yàn)椤?0 mg/Nm3?，F(xiàn)有的電除塵器無法滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求，電除塵器改造為袋式除塵器或電袋復(fù)合式除塵器是除塵發(fā)展的必然趨勢；袋式除塵器迎來了大規(guī)模應(yīng)用時(shí)期。

1 袋收塵概況

為滿足大氣污染治理領(lǐng)域需要，早在2007年河南中材環(huán)保有限公司開發(fā)成功了LJP長袋脈沖袋式除塵器。該項(xiàng)目采用側(cè)向進(jìn)氣技術(shù)、整體凈氣室技術(shù)、壓氣聯(lián)接器技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，具有除塵效率高，濾袋壽命長以及鋼耗比小等技術(shù)特點(diǎn)。但其整體結(jié)構(gòu)偏重，安裝周期長，成為市場競爭中重要瓶頸。

2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

河南中材環(huán)保有限公司基于LJP長袋脈沖噴吹除塵器的基礎(chǔ)上，吸收其側(cè)進(jìn)氣方式，整體凈氣箱設(shè)計(jì)，各分氣箱相互串聯(lián)增加氣包容積等諸多優(yōu)點(diǎn)，并引入ALSTOM（阿爾斯通）活塞式電磁脈沖閥的清灰方式和模式，袋式除塵器的進(jìn)氣方式與西安建筑科技大學(xué)合作進(jìn)行流量分配與阻力對比數(shù)值模擬，以確定更好的氣流均布性能。除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引入結(jié)構(gòu)動態(tài)仿真分析和三維建模輔助設(shè)計(jì)軟件。項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

處理煙氣量： ≤2 000 000 Nm3/h（10%余量）；

處理煙氣溫度：≤260 ℃；

系統(tǒng)阻力：≤1 500 Pa；

運(yùn)行壓力：-54 mbar；

出口排放濃度：≤30 mg/m3；

本體漏風(fēng)率：≤2.5%；

耗鋼量：25 kg/m2；

活塞式電磁閥的使用壽命：

5年或100萬次；

濾袋的使用壽命：3年以上；

濾袋龍骨的壽命：5年以上；

2.1 脈沖清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)

脈沖清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心系統(tǒng)之一，直接影響到袋式除塵器清灰效率、濾袋壽命、設(shè)備阻力等設(shè)備性能參數(shù)。當(dāng)待處理煙氣風(fēng)量、濃度等參數(shù)一定的情況下，濾袋長度越長，其除塵器的占地面積及單位過濾面積的比鋼耗越??；而當(dāng)占在面積相同時(shí)，單機(jī)的處理風(fēng)量更大。脈沖清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要涉及脈沖閥與濾袋的匹配，噴吹參數(shù)同時(shí)與花板孔的布置、凈氣室的設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。脈沖清灰系統(tǒng)中噴吹參數(shù)根據(jù)長濾袋噴吹試驗(yàn)，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行確定。

脈沖閥與濾袋匹配方面：結(jié)合長濾袋脈沖噴吹試驗(yàn)，決定脈沖清灰系統(tǒng)采用“柱塞式脈沖閥+φ130×8 000 mm” 設(shè)計(jì)方案。與φ160濾袋相比，φ130濾袋與柱塞式脈沖閥配合，使濾袋布置行間距更小。柱塞式閥與淹沒式脈沖閥相比，單次噴吹，耗氣量更大，能夠滿足長濾袋清灰需要；同時(shí)，柱塞式脈沖閥采用活塞結(jié)構(gòu)，壽命比采用膜片的淹沒式脈沖閥壽命更長，同時(shí)可以滿足電力、冶金等煙氣環(huán)境。

2.2 花板孔的布置設(shè)計(jì)

目前，國內(nèi)外的袋式除塵器的花板孔有多種布置方式，其布置方式最終的目的都是盡量的減少袋子之間的間隙，盡可能的降低除塵器的阻力。原LJP長袋脈沖袋式除塵器采用φ160×7 000 mm濾袋，其花板孔布置采用矩陣形布置方案，其參數(shù)尺寸為：行距×孔距=230×200，孔徑φ165，噴吹管最大孔數(shù)為22孔。結(jié)合脈沖閥、濾袋的選型，決定采用蜂窩型布置方案，即噴吹管孔數(shù)22孔、21孔交錯排列，花板孔布置參數(shù)尺寸：行距×孔距=180×160，孔徑φ135。下面對兩種方案進(jìn)行單位面積花板布置濾袋過濾面積比較：

2.2.1 花板孔矩形布局

花板尺寸：4 700 mm×2 340 mm，花板面積有：S1=10.998 m2?；ò蹇讌?shù)：行距×孔距=230×200，孔徑φ165；脈沖閥數(shù)量：9個(gè)，每根噴吹管孔數(shù)為22孔，可布置濾袋數(shù)量：共9×22=198條。

濾袋規(guī)格：φ160×7 000 mm，總過濾面積為：198×7 000×160×π≈696.68 m2（換算單位后）。

單位面積花板布置濾袋過濾面積：696.68÷10.998≈63.35 m2/每平方花板

2.2.2 花板孔蜂窩型布局

花板尺寸：3 737 mm×2 390 mm，花板面積有：S1≈8.93 m2?；ò蹇讌?shù)：行距×孔距=180×160，孔徑φ135；脈沖閥12個(gè)，6根21孔噴吹管，6根22孔噴吹管，可布置濾袋數(shù)量：共6×（22+21）=258條。

濾袋規(guī)格：φ130×8 000 mm，總過濾面積為：258×8 000×130×π≈842.95 m2（換算單位后）

單位面積花板布置濾袋過濾面積：842.95÷8.93≈94.40 m2/每平方花板

“袋式除塵器結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級”花板蜂窩型布置方案圖，如圖1所示。

圖1新設(shè)計(jì)方案的單位花板面積可布置的濾袋過濾面積是舊設(shè)計(jì)方案的1.49倍?？娠@著降低設(shè)備鋼耗比、降低設(shè)備占地面積。

2.3 凈氣室的設(shè)計(jì)

脈沖清灰系統(tǒng)與濾袋的匹配安裝質(zhì)量對袋式除塵器的清灰效果有直接影響，為此在LJP長袋脈沖袋式除塵器開發(fā)過程中，采用整體凈氣室結(jié)構(gòu)承載脈沖清類系統(tǒng)和濾袋、袋籠。即將花板、噴吹管設(shè)計(jì)到凈氣箱內(nèi)，在公司組裝好發(fā)運(yùn)到現(xiàn)場，使安裝質(zhì)量提高，設(shè)備安裝工期縮短。凈氣箱是本袋式除塵器制造中最核心的部件，其中的部件組裝與焊接量特別大，花板的平面度、花板孔與噴吹孔的中心度與垂直度偏差、噴吹管的直線度、噴吹彎管的直線度以及檢修門的門框平面度等關(guān)系到濾袋的使用壽命、排放是否達(dá)標(biāo)以及漏風(fēng)率的大小。在原設(shè)計(jì)方案中，凈氣室與出氣口百頁閥、頂板是分開制作，現(xiàn)場組裝，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝周期長。新設(shè)計(jì)的脈沖清灰系統(tǒng)和花板，設(shè)計(jì)開發(fā)新型凈氣室，將出氣口控制閥門由原來的分離式氣動百頁閥改為提升式氣動閥門，并整合到凈氣室上，簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低設(shè)備安裝難度。新設(shè)計(jì)的凈氣室，大檢修門降低漏風(fēng)率；船型結(jié)構(gòu)更利于除塵器頂部雨水等的排放?！癓JP袋式除塵器”凈氣室新（左）、舊（右）方案圖，如圖2所示。

2.4 氣流分布部分

原LJP技術(shù)有專門的氣流分布部件，分布板。它包含了分布板、進(jìn)氣口阻流板、前部阻流板和擋灰板等部件。其零部件的種類放多且其形狀各異，其加工類型有輥圓、折邊、軋弧等難度可想而知。

優(yōu)化結(jié)構(gòu)將氣流分布整合在了灰斗和袋室里，用灰斗阻流板和袋室的阻流板來實(shí)現(xiàn)氣流分布。不僅減輕了加工難度還簡化了整體的結(jié)構(gòu)，同時(shí)把原LJP技術(shù)用于氣流分布重量給節(jié)省了下來。

3 加工工藝優(yōu)化

3.1 花板加工工藝優(yōu)化

在LJP長袋脈沖袋式除塵器制造方面：凈氣室是承載脈沖清灰系統(tǒng)的核心部件，是影響LJP長袋脈沖袋式除塵器清灰效率的重要因素。而花板是裝載清灰原件濾袋以及袋籠的重要部件，花板加工質(zhì)量直接影響濾袋、袋籠裝配尺寸?；ò宓募庸すに囘M(jìn)行革新，首先對花板的分解由原來的橫向4段式調(diào)整為縱向2段式，以減少拼接焊縫，降低焊接形變。

在加工方式方面：花板采用激光切割加工（±0.2 mm） 代替模具沖制（±0.5 mm），根據(jù)激光切割機(jī)行程及來料規(guī)格，將花板拼接焊縫沿著噴吹管方向，拼接焊縫不留間隙采用開破口焊接，同時(shí)增加橫向扁鋼支撐，有效保證花板孔與噴吹管孔同軸度，減少了花板后期整形工作量，顯著提高產(chǎn)品部件的加工質(zhì)量。

3.2 凈氣室制作工藝優(yōu)化

在凈氣室加工方面，設(shè)計(jì)制作了自動焊接工裝夾具，代替原來的純手工焊接，既提高了生產(chǎn)效率，也顯著提高的加工質(zhì)量，使凈氣室的精度顯著提高。由于噴吹管、花板、濾袋三者的裝配尺寸是關(guān)鍵尺寸，所以凈氣室均在工廠內(nèi)進(jìn)行噴吹管和花板匹配，加上花板、濾袋、袋籠的尺寸匹配，有效保證了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

4 結(jié) 語

通過對基于LJP長袋脈沖噴吹除塵器的基礎(chǔ)上技術(shù)、工藝優(yōu)化升級，使其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加緊湊，生產(chǎn)安裝周期縮短，產(chǎn)品的質(zhì)量更易保證，收塵效率進(jìn)一步提高，可以應(yīng)用領(lǐng)域更多，使產(chǎn)品更具有市場競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張志茹.制冷站工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].冶金動力，2010，（2）.

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