王 方

（山西省長治市生態(tài)環(huán)境局潞州分局，山西 長治 046000）

引言

工業(yè)煙塵是造成大氣污染的主要污染物之一[1]。20 世紀(jì)80 年代，隨著我國各類大型工業(yè)企業(yè)的建設(shè)，脈沖袋式除塵器被引進(jìn)和消化，逐步在各行業(yè)應(yīng)用[2-3]。由于缺乏對脈沖袋式除塵器核心技術(shù)的研究，致使適用的脈沖袋式除塵器普遍存在清灰不均勻且效率低、內(nèi)部流場混亂、關(guān)鍵部件性能不過關(guān)等難題，造成除塵器運(yùn)行阻力高、能耗大、濾袋磨損嚴(yán)重，除塵器運(yùn)行效果差[4]。針對以上情況，本文提出了高效低阻脈沖袋式除塵器的設(shè)計(jì)研究工作，基于1∶1 的脈沖噴吹試驗(yàn)臺、除塵器流場模型和自動化控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等脈沖袋式除塵器實(shí)驗(yàn)研發(fā)平臺的基礎(chǔ)上，開發(fā)了節(jié)能高效的高效低阻脈沖袋式除塵器。該除塵器可廣泛應(yīng)用于冶金、電力、礦山、機(jī)械、化工、建材、制藥、食品等眾多行業(yè)，在環(huán)境保護(hù)和資源回收中發(fā)揮重要作用。

1 高效低阻脈沖袋式除塵器的設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)思路

針對國內(nèi)外大型脈沖袋式除塵器存在的技術(shù)缺陷，在全面調(diào)研國內(nèi)外袋式除塵技術(shù)現(xiàn)有水平和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、數(shù)值模擬和工程應(yīng)用，著重研究影響脈沖袋式除塵器除塵效率的兩個關(guān)鍵因素，即脈沖噴吹清灰機(jī)理及裝置和脈沖袋式除塵器內(nèi)部氣流分布規(guī)律，解決目前脈沖袋式除塵器普遍存在的清灰能力差、結(jié)構(gòu)阻力高、濾袋壽命短等問題[5]；同時研發(fā)適于7 m～9 m 長濾袋的脈沖清灰裝置，為高效脈沖袋式除塵器的設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)和應(yīng)用條件。

1.2 結(jié)構(gòu)分析

在反吹風(fēng)袋式除塵器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了高效低阻脈沖袋式除塵器，該設(shè)備的工作原理如圖1 所示，主要由濾袋、噴吹系統(tǒng)、箱體、凈氣室、排灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等單元組成。

圖1 高效低阻脈沖袋式除塵器的工作原理示意圖

1）開發(fā)了新型脈沖噴吹清灰裝置及配套工藝，使單個脈沖閥在保證均勻清灰效果的基礎(chǔ)上，清灰過濾面積提高了28.6%，實(shí)現(xiàn)了9 m 長濾袋脈沖除塵器。

2）解決了由于除塵器內(nèi)部氣流分布不均勻?qū)е碌某龎m器結(jié)構(gòu)阻力高、濾袋壽命短的技術(shù)難題，在高效脈沖清灰裝置的協(xié)同作用下，使除塵器運(yùn)行阻力降至1 100 Pa 以下，實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%，濾袋壽命由2 年延長至7 年。

3）優(yōu)化了除塵器結(jié)構(gòu)體系，與傳統(tǒng)形式相比除塵器結(jié)構(gòu)重量降低了17%。

4）高效低阻脈沖長袋除塵器由反吹風(fēng)袋式除塵器在線改造成，改造后的除塵器：濾袋長度可達(dá)9 m，過濾面積增加30%～100%，設(shè)備阻力由2 000 Pa 以上降至1 500 Pa 以下，可節(jié)省原風(fēng)機(jī)有效功率30%或增加處理風(fēng)量30%～100%，一般煙粉塵排放質(zhì)量濃度小于10 mg/m3。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

1）設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的脈沖噴吹清灰裝置及其配套工藝，使脈沖噴吹清灰理論及關(guān)鍵技術(shù)取得了重大突破。

2）探索了袋式除塵器內(nèi)部流場各影響因素的數(shù)學(xué)模型。

3）實(shí)現(xiàn)了模型受力和結(jié)構(gòu)實(shí)際受力的完全一致，突破了傳統(tǒng)的計(jì)算假定帶來的計(jì)算誤差和保守性。在設(shè)計(jì)中利用了壁板的蒙皮效應(yīng)，使除塵器結(jié)構(gòu)體系得到了優(yōu)化，除塵器結(jié)構(gòu)重量與傳統(tǒng)形式相比降低了17%。

4）建立了多項(xiàng)數(shù)學(xué)模型，豐富了脈沖除塵技術(shù)的理論內(nèi)涵。

5）將反吹風(fēng)袋式除塵器在線改造成脈沖袋式除塵器，解決了企業(yè)擴(kuò)容時除塵能力不足、效率低下的難題。

1.4 技術(shù)水平特點(diǎn)分析

高效低阻脈沖袋式除塵器技術(shù)水平及指標(biāo)如下：采用自主設(shè)計(jì)的脈沖噴吹清灰技術(shù)后，使得單個脈沖閥的噴吹面積提高28.6%；濾袋長度達(dá)到7 m～9 m；大型脈沖袋式除塵器氣流均布技術(shù)和設(shè)計(jì)較為先進(jìn)；設(shè)備阻力從1 500 Pa 降至1 100 Pa 以下；煙塵排放質(zhì)量濃度達(dá)到10 mg/m3以下（優(yōu)于國家《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 9078—1996）中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)限值（10 mg/m3）；整機(jī)靜態(tài)漏風(fēng)率為0.5%～2%，嚴(yán)于國內(nèi)外先進(jìn)水平；將反吹風(fēng)袋式除塵器在線改造成脈沖袋式除塵器，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能30%以上或提高處理煙氣量30%～100%，作業(yè)率從80%提高到95%以上。

2 工業(yè)性試驗(yàn)

山西長治某水泥廠位于潞城區(qū)西郊，孰料產(chǎn)能62 萬t/a，主要設(shè)備為Φ3.96 m×42.67 m 回轉(zhuǎn)窯和Φ4.4 m×9 m 水泥磨。該水泥廠在原材料制備和水泥粉磨過程中常需要排出常溫含塵氣體，而原料烘干過程排出的氣體，窯尾，窯頭排出的含塵氣體屬于高溫含塵氣體。在水泥產(chǎn)品生產(chǎn)過程將產(chǎn)生大量的煙塵，必須經(jīng)過處理才能進(jìn)行排放，煙塵處理工藝流程如圖2 所示。

圖2 煙塵處理工藝流程示意圖

水泥生產(chǎn)中，回轉(zhuǎn)窯中高溫生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入管式空氣冷卻器，在此處進(jìn)行降溫處理，溫度約為225 ℃～235 ℃，降溫后的煙氣在主風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入到高效低阻脈沖袋式除塵器進(jìn)行除塵作業(yè)，該高效低阻脈沖袋式除塵器濾布采用耐高溫玻纖材料制成，濾速設(shè)定為1 m/s，潔凈氣體直接排放至空氣中，當(dāng)袋式除塵器阻力達(dá)到1 150 Pa 時，微差壓控制器啟動并開啟脈動電磁閥，啟動吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行噴吹，阻留在濾袋外側(cè)的塵粒在脈沖氣流作用下落入灰倉，最終實(shí)現(xiàn)了煙塵分離。

經(jīng)測試，經(jīng)高效低阻脈沖袋式除塵器對高溫?zé)焿m進(jìn)行處理后，對比以往應(yīng)用的普通反吹風(fēng)袋式除塵器，煙塵排放質(zhì)量濃度已從65 mg/m3降低至9 mg/m3，除塵應(yīng)用效果較為理想。

3 結(jié)語

針對工業(yè)煙塵中應(yīng)用的傳統(tǒng)脈沖袋式除塵器存在的問題，提供了一種高效低阻脈沖袋式除塵器，并在山西長治某水泥廠的煙塵處理中進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，煙塵排放質(zhì)量濃度降低至9 mg/m3，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前山西長治某水泥廠已建設(shè)多套不同規(guī)模的高效低阻脈沖袋式除塵系統(tǒng)，工程自投運(yùn)以來一直運(yùn)行穩(wěn)定，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時，高效低阻脈沖袋式除塵器具有節(jié)能、節(jié)約用地和費(fèi)用、節(jié)約運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、減少粉塵排放、回收粉塵潛在價值、減少排污費(fèi)等優(yōu)勢，可以在各工業(yè)煙塵處理中進(jìn)行廣泛應(yīng)用。