除尘器

布袋除尘器清灰系统的探讨

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-01-30 11:33:53

1前言

脉喷型布袋除尘器,由于其清灰力度大、结构紧凑,在化工和钢铁行业得到了广泛的应用。涟钢炼铁厂多处采用布袋除尘器,例如小高炉槽下除尘、布袋车间的煤气除尘等。

清灰系统设计,主要包括脉冲阀、喷射管、喷嘴和文丘里管配置,气包容积、工作压力和压缩空气消耗量以及脉喷时间和周期等参数的合理选配。

本文就喷吹系统中的气包脉冲阀喷吹管喷口直径、喷吹压力、耗气量等重要参数如何计算和经济合理选定进行简单的理论探讨。

2脉冲喷吹清灰系统的结构组成

典型的清灰系统如图1。

布袋除尘器清灰系统1.JPG

它是由气包脉冲阀喷吹管和控制仪几部分组成。

3清灰强度和需气量

如前所述,脉冲清灰的目的是借助爆发式的气流动能将滤袋外侧积聚的粉尘剥离下来。清灰必须具备的基本条件为:(a)足够的清灰气量。(b)脉喷气流能从上到下直达袋底。(c)滤袋能在清灰过程中由吸缩变为膨胀,这一急促的滤料变形和抖动能促使外表面的尘壳发生开裂剥落,且侵入滤料内部的粉尘尽可能的被清除出去。

布袋除尘器清灰系统2.JPG

布袋除尘器清灰系统3.JPG

4喷射管阻力限制的最大喷气流量

4.1管道阻力

阻力公式:

ΔP=9.81(ξ+λa×L/D)×γ/2g×ua2----(1)

(1)式中:L-管道长度,m;D-管道直径,m;γ-流体重度,kg/m3;g-重力加速度,9.81m/s2;ua-流体速度,m/s3;λa -摩擦阻力系数;ξ-因弯头等引起的局部阻力系数。

当雷诺数大于一定范围时,λa只与相对粗糙度有关,对送气管而言,有

λa=(0.0125+0.0011/D)----(2)

4.2喷射管允许最大流量和流速

我们把喷射管的摩擦阻力引起的压降等于气包压力1/3时的流量,称为喷射管允许的最大流量为Qm2,对应的流速Um2称管道最大流速。

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相应,

Qm2=π/4×D2×Um2----(4)

可见它受P0、L、D、λa、ξ诸多因素的制约。

5喷嘴出口流量

喷吹管上喷口的大小和数量是影响压缩空气喷出量的又一因素,设同一喷吹管上喷口总面积为Ak,喷出的重量流量为g,则喷出的空气重量为

G=Ak×g×Δt----(5)

式中△t为喷吹时间(秒)。

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5.1气包上喷嘴的气流喷出规律

a.喷嘴出口的气体重量流量当P1≥Pk时,由式表示:g=

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式中,绝热指数K=1.4(对空气而言),γ0-气体重度,kg/m3;P0-气包内压力,kg/m2;g-重力加速度,m/s2;P1-喷嘴出口压力kg/m2

b.当P1/P0=[2/(k+1)]k/(k+1)=0.528,重量流量g

布袋除尘器清灰系统12.JPG

c.当出口处压力P1<Pk,实验证明,渐缩形喷嘴出口的气流速度仍保持音速,气体压力仍保持为Pk,重量流量仍保持为临界流量即g=gm,气体射流自喷嘴出口后开始膨胀。

Pk/P0=[2/(k+1)]k/(k-1)----(8)

上述规律可以用图5曲线表示。图中横坐标为喷嘴外压力P1,纵坐标为重量流量g和速度u。

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5.2气包喷嘴出口流量

脉喷型除尘器的工作压力,一般P0≥0.3MPa;对此,Pk≥0.1584MPa,而气箱内部实际压力P≈0.1MPa,均小于Pk。因此,喷嘴出口速度均为音速。由于为理想气包,其P0、Pk及γk均保持不变。

G=343·A·γk----(9)

式中:A=喷嘴面积,m2

γk=P0×1.1843×0.528=0.6253P0(kg/m3)

于是,出口流量又可表示为:

g=343×0.6253P0=214.48P0  (kg/m2·s)----(10)

Qm3=g/1.1843=181.104P0  (m3/m2·s)----(11)

式中:P0单位为0.1MPa,Qm3为已换算为γ=1.20的体积流量。·

5.3气包的喷嘴流量和气包内存压力

如图6设气包容量为V(m3),初始压力为P0,内储气量为:

G0=P0×1.20·V(kg)----(12)

喷嘴流量为g(t),0~t时间内外泄气量

△G=∫0tg(t)·A·dt(即压缩空气消耗量)----(13)

在t时刻,气包内存气量:

G0-ΔG=G0-∫0tg(t)·A·dt----(14)

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6喷吹管的喷口结构

如图7形式。

采用文氏管的目的是将喷嘴出口气流动能最大限度地转变为清灰新需的势能,如图8。

布袋除尘器清灰系统7.JPG

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7文丘里管引流风量及喷口压力

7.1典型的喷射器结构

如图9所示。Le----进口段;L----扩张段;Lm----混合段,一次射流G1和引流的流体G2进行混合;Φ----扩张段的压力恢复系数,其物理意义亦为断面Ⅲ处的动压转变为Ⅳ断面处静压的系数,显然Φ≤1,它与S及α有关。喷吹系统的文氏管只为上图喷射器Ⅱ一Ⅲ这一段,即图9的实践部分,它在Ⅱ处敞口,而扩张段Ⅲ一Ⅳ深入袋内。

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7.2引流风量

7.2.1喷射器的特性

a.喷射器产生的吸力为:(P4-P1)

b.在最佳设计时:

P4-P1=1/m×γ×u12/2g---- (16)

c.由连接方程有下式关系:

(PA-P1)/(γ1×u12/2g)

=2/m-{[(2-φ)(1+q)(γ13)-2q2n(γ12)]/m2}----(17)

通过联解方程(16)(17)可以把喷射系数q求出来,相应的引流风量G2=q,G1便不难求得。于是,实际进袋喷吹风量G=G1+G2

7.2.2最小引流风量

当喷嘴离文氏管口较远,它的出流到达断面Ⅲ,已完成膨胀过程。

即γ3=1.20kg/m3则式即进一步化简,由此求得q也最小。

7.3喷口压力

实践说明,由于文氏管的作用,当喷嘴以音速喷吹时,在袋口上端会出现一股强大的气压团,从上至下冲向袋底。

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8结语

a.脉冲喷吹需气量决定于滤袋规格,一管喷吹袋数及净风速,它是整项设计的前提。

b.一次脉冲喷吹出气量是由脉冲阀、喷吹管、喷嘴、气包参数和工作压力P0、喷吹时间共同决定。

c.脉冲阀出气能力,表示为Qm1=Gv·Fg

d.当气包容量足够大,喷嘴出口的重量流量g=217.3P0(kg/m2·s),可见它正比于工作压力。

有关更多布袋除尘器清灰系统的探讨,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。