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滤筒式除尘器设计指南

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-08-03 14:30:00

1 前言

滤筒式除尘器的设计,主要是完成整台设备的生产设计,目前滤筒除尘器在国内的应用还不多,这是因为滤筒式除尘器进入我国的时间还比较短,特别是国外公司在国内合资建厂以前,滤筒式除尘器更以其高昂的价格令许多投资者望而却步,随着唐纳森公司在国内合资厂的成立,滤筒式除尘器的价格已大幅下降,可以说已具备了市场推广的条件。滤筒式除尘器常使用在铸造、冶金、机械、电力、建材、矿石、水泥、化工等行业,用来过滤和净化空气,是环保行业的重要设备。所设计的滤筒式除尘器集中了袋式除尘器和其他种类除尘器的优点,增强了其使用的广泛性。

课题主要来源于广州新瑞环环保科技有限公司,这是一家主要生产工业除尘器和工业油雾过滤器机械设备的民营企业厂家,企业位于广州番禺南浦。我们需要解决的问题是完成整台设备的工程设计。

滤筒式除尘器设计指南

根据实际工作需要依据滤筒式除尘器的要求进行设计,其主要的技术参数有:

处理风量16320m3/h

进口气体含尘浓度<1000g/Nm³

出口气体含尘浓度<0.05g/

根据要求设计出滤筒式除尘器,它主要由灰斗、上箱体、箱体、进出风口、滤袋、清灰装置、电气控制等几部分组成。另外还可根据实际情况在灰斗外壁配置仓壁振动器、灰斗落料口配置星形卸灰阀或螺旋输送机等卸灰装置。 

滤筒式除尘器的主要技术参数有:

过滤风速0.8m/min

总过滤面积340 m²

除尘器室数1个

滤筒总数为96个

除尘器阻力<1500 Pa

清灰压缩空气压力(5000~7000)×10² Pa

清灰压缩空气耗气量1.2Nm³/min

电磁脉冲阀12个

卸灰阀电机功率1.1kw,规格300×300mm

滤筒规格Φ150×2000mm

滤筒式除尘器的主要设计思路首先是根据已知的技术参数计算出总过滤面积,然后选择滤筒的规格,确定滤筒个数和除尘器室数,进而确定外型尺寸和内部结构的设计,同时选择电磁脉冲阀个数、规格,计算出清灰压缩空气耗气量,选择气缸的规格,以及根据灰斗结构和清灰能力选择符合要求的卸灰阀。在各部件计算和选型完成后,根据实际要求设计安装整台设备。在设计整机时主要考虑机体采用何种结构(如角钢式、焊接式等),在考虑机体的设计时要考虑花板、挡板、法兰等部件的固定,以及选择合理的喷吹系统。完成机体的整体结构设计后,考虑各部件(如过滤室和净气室之间)的密封要求以及密封措施。最后作整体设计、修改,主要使机体结构合理、造型美观。

本次设计的除尘器需要满足使用性要求、经济性要求、社会性要求、专用要求以及外型美观等设计要求;除此之外,设计要有创新意识,在传统机器上做出必要合理的改进,预计本设计产品能收到良好的经济效应和社会效应。

随着除尘技术的不断发展,尤其是新型过滤材料的出现,滤筒式除尘器的效率和经济性等都开始超越传统的滤袋式除尘器,且具有广阔的发展前景。美国Donaldson公司生产的滤筒式除尘器采用新型Ultra-Web滤料作为过滤介质,滤料制成星型多褶式结构,一个标准滤筒的过滤面积相当于同体积滤袋的40倍,大大提高了处理粉尘的能力,在国内应用后取得了很好的经济效益。随着脉冲褶式滤筒的研制与发展,滤筒式除尘器已广泛应用于世界各种工业除尘,如水泥厂、成品磨、水泥磨、原料磨、燃料煤磨、包装车间等。过滤装置的核心是过滤介质,而过滤介质主要是纤维制品,其中有化纤、棉、纸质等。合成纤维由于其优良的物理化学性能,如有一定的耐温范围,耐多种化学品腐蚀,使用寿命长等优点,被广泛应用于过滤装置内,进行各种形式的过滤。

棉布、棉缎、聚脂及传统的纤维素等旧式滤材,其纤维间隙为12~60μm。当粉尘颗粒穿过这些空隙进入滤料时,便堵塞了过滤元件,使其过滤效率降低。当堵塞继续恶化,循环清洁过程中又未能有效地将堵塞的尘粒吹清,将造成过滤元件风阻上升、除尘系统气流处理量降低,严重时除尘器会失去除尘的功能。而Ultra-Web型滤筒滤料的超细纤维层具有极其微小的小孔,可阻挡大部分微米级直径粉尘滞留在其表面,并使滞留的粉尘迅速累积形成阻挡强渗透的“挡尘屏”,使滤料保持有相当高的过滤效率。在同等操作条件下,Ultra-Web滤筒的初期过滤效率比一般旧式滤材滤筒大10倍。滤网用以捕集大颗粒粉尘和纤维性粉尘,镀锌外衬套用于保护滤材,滤材内层定位结构可确保折叠间隔的均匀,以方便清灰和延长滤材的使用寿命。褶皱滤材通常由厚为1mm左右合成纤维材料经过特殊工艺制成,具有较高的强度、耐用性和优异的表面过滤性能,其色泽为蓝色或白色,滤筒滤网的工作温度通常<66℃,也有可用于在177℃高温、高湿度或抗化学腐蚀等作业环境下作业的专用滤网。可根据实际需要选用,以尽量降低成本。最近出现了一种叫Core-Tex的薄膜滤料,它是一种Core-Tex薄膜层压在毡式编制物的基底上,这层带有微孔的纤维薄膜是进行过滤的主要介质,因而其粉尘颗粒的逸出量接近于零,且阻力较低,通过的气体量较高,这种滤料的过滤也叫做表面过滤,是一种具有发展前途的过滤材料。

目前,滤筒式除尘器正向大型化发展,每小时处理风量达几十万立方米至几百万立方米,一个滤室可集中数千个滤筒,这一方面是由于生产设备急剧扩大。同时,新工艺的出现,需要净化的废气量随之而猛增;另一方面,也因设立中央除尘系统,从技术、管理及经济上都可以得到更多的好处。

近十年来,随着工业生产的发展及人们对环境保护的重视,各国纷纷提高环境质量标准,特别强调对微米级粒子的控制。因为小于10μm的微粒进入人体后将长期滞留在人体内,危害人类身体健康。

滤筒式除尘器当前的研究领域主要有:

高温、高浓度含尘气体的净化

高细粉尘污染的控制和分离捕集有害气体,即将助滤剂(吸收剂或反应剂)预先附于滤料表面,在净化含尘气体的同时用它来处理气体中有害物质。

可以肯定,随着滤筒式除尘器的长期应用及理论研究的不断深入,如过滤机理、滤料性能、设备结构、设计参数和清灰方法等工作的进一步研究,滤筒式除尘器在工业生产和环境保护中将发挥更大的作用。

经过广大环保科技工作者的不断探索研究,我国的滤筒式除尘技术获得了很大的发展。但滤筒式除尘器的研究发展历程还有一些不足之处,一方面由于实验室工作做得不够,实验手段不够完善和先进,有的实验只能在工业性生产条件下进行,因而,对滤筒式除尘器的某些重要技术参数及其相互之间的关系还摸得不透,影响了滤筒式除尘器技术的进一步提高。另一方面,由于设计手段的限制,对滤筒式除尘器本体及其有关重要零部件的优化设计也做得不够。

2 总体方案论证

本课题研究的对象为滤筒式除尘器,主要为整体设备的设计以及内部各部件的设计,设计的难点是:

①由于普通的滤筒不能满足本次设计的要求,需要对滤筒的尺寸和材料做出合理的设计。

②如何合理地对除尘器作整体的设计并能满足本次设计的要求。

③如何选择设计合理的喷吹系统才能达到最佳的效果。

鉴于以上因素,在设计过程中需要对普通除尘器做出必要的改进才能达到预期的效果。

2.1 设计对象主要的技术参数和技术要求

技术参数:

过滤面积     340m2

处理风量     1620 (m3/h)

滤筒尺寸     2000×150 mm

滤筒数量     96个

脉冲阀       12个

过滤风速     0.8 m/min

设备阻力     < 1500pa

除尘效率     99.99%

设备重量     8360 kg

技术要求:

要求有高的除尘效率,对粒径>1μm的粉尘,除尘效率达99.99%,排放浓度<0.05g/m3。

操作简便,维修方便,使用寿命长,方便更换滤筒,适应范围广。

所有标准件与通用件的模型、工程图必须符合工程要求。

2.2  设计方案的分析和比较

根据设计依据原理,选择本课题的设计方案,主要考虑的除尘器有:滤筒式LT-1-27、分箱脉冲式FGMS-64-5和回转反吹式CXBC-225具体比较见表2-1。

表2-1 三种除尘器性能比较表

三种除尘器性能比较表

三种除尘器性能比较表

除以上比较外,后两种除尘器在使用过程中还会出现种种缺憾,如:气布比过高—设计风速太大;粉尘排放量高—滤料收尘效率很低;滤料底部易磨损;过气量低—滤料使用阻力高;换滤袋频繁,影响生产率;滤袋间垂直过滤风速过大。上述弊端使得除尘器的工作能力明显下降。

通过上述比较,选择设计滤筒式除尘器,其型号为LT型

(以上图表来自张殿印,张学义编著. 除尘技术手册.北京:冶金工业出版社,1993)

2.3 滤筒式除尘器的介绍

2.3.1滤筒式除尘器的除尘效率

滤筒式除尘器的除尘效率与堆积粉尘负荷、粉尘的特性、滤料的特性、清灰方式、运行参数及各参数的依存关系有关。

a) 堆积粉尘负荷影响

洁净滤筒的除尘效率较低,当粉尘层建立之后,其除尘效率明显提高。粉尘层不仅对较粗的尘粒(>1μm),而且对较细尘粒都有很好的捕集作用。随着粉尘层的增厚,其除尘效率不再提高,而除尘阻力将显著增大,反而可能使除尘效率降低,此时必须进行清灰操作。

b) 粉尘特性的影响

在粉尘特性中,影响除尘效率的因素有粒度的分布、密度、形状系数、静电荷等。其主要因素是粒度的大小。粉尘的密度及形状系数对清灰过程有较大的影响。静电荷也较明显地影响除尘效率,粉尘负荷越多,除尘效率就越高。

c) 滤料特性的影响

在纺织滤料中,短纤维织物的表面绒毛多,容易形成稳定的一次粉尘层。因而除尘效率较长纤维织物高。从织物组织看,平纹滤料除尘效率较低,缎纹和斜纹滤料较高。

d) 清灰方式的影响

在滤料清灰完毕后,虽然不能使其达到完全洁净的程度,但粉尘堆积负荷明显减小,除尘效率随之下降,清灰越彻底,除尘效率越低。为提高除尘效率,清灰作业必须在不破坏滤筒的一次粉尘层的前提下使清灰彻底,清灰的时间要尽量的短。

e) 运行参数的影响

运行参数,主要是过滤风速和工作阻力对除尘效率有较大的影响。工作阻力的影响一方面受过滤风速的制约,另一方面与堆积的粉尘层负荷有关。过滤风速越低,越容易形成孔径小而空隙率大的一次粉尘层,越能捕捉细微尘粒。过滤风速提高,粉尘对滤筒的穿透性可能增大,从而影响除尘效率。

f) 关于除尘效率的机制

滤筒式除尘器是利用惯性碰撞、直接拦截、布朗扩散、重力沉降以及静电吸收的联合作用机制进行粉尘捕捉的。粉尘对滤料的穿透机理为直通、压出和气孔效应。

2.3.2滤筒式除尘器的结构说明

滤筒式除尘器主要有灰斗、滤筒、花板、净化气体出口、净化气体入口、清灰装置、卸灰系统和电气控制等几部分组成。设备结构见图2-1。

滤筒式除尘器主视图

图2-1 滤筒式除尘器主视图

1.灰斗  2.滤筒  3.喷吹管  4.气缸  5.脉冲阀  6.上盖  7.净气室

8.花板  9.净化气体出口  10.净化气体入口  11.(接)卸灰阀

a) 上箱体

上箱体主要是用于存放花板和电气元件,并制成完全密封形式。清灰时,压缩空气首先进入下箱体,再冲入各滤筒内部。顶部设有上盖,安装和更换滤筒全部在这里进行,十分方便。根据规格的不同,箱体只设有一个室,清灰方式采用在线清灰。

b) 下箱体

下箱体是上箱体的下部,主要用来容纳滤筒,且形成一个过滤空间,烟气的净化主要在这里进行,同箱体一样,统一规格的滤筒共同安装在一个室内。

c) 灰斗

灰斗布置在下箱体的下部,它除了存放收集下来的粉尘以外,还作为进气总管使用(下进气方式),含尘气体进入下箱体前先进入灰斗,由于灰斗的容积较大,使得气流速度降慢,加之气流方向的改变,使得较粗的尘粒在这里得到分离,由于自重而落入灰斗,灰斗下部布置有卸灰阀,进行连续清灰。

d) 进出风口

进出风口设计成一体,安装在下箱体的两侧,中间用斜挡板隔成互不透气的两部分,分别为进风口和出风口,这种结构形式体积虽大,但气流分布均匀,灰斗内预除尘效果好,适合于烟气含尘浓度较大的场合使用。

e) 喷吹清灰系统

喷吹清灰系统由脉冲控制仪,电磁脉冲阀,喷吹管和气缸等组成

2.3.3滤筒式除尘器的工作原理

工作原理包括三部分:过滤、清灰、粉尘收集。

a) 过滤原理

在系统主风机作用下,含尘气体从除尘器的进风口进入,经斜挡板转而向下流入灰斗。由于流速减缓,加上惯性及粉尘的自重作用,使气体中大部分颗粒粉尘受惯性力作用被分离出来,直接落入灰斗。细小的尘粒随气流向上进入箱体的滤筒过滤区,气体穿过滤筒的滤料,粉尘被截留在滤筒的外表面。净化后的气体经滤筒内壁进入净气室,再由出风口排出。

b) 清灰原理

随着过滤时间的延长,滤筒上的粉尘层不断积厚,除尘设备的阻力不断上升,当设备阻力上升到设定值时,清灰装置开始进行清灰。首先,关闭含尘气流的入口,将过滤气流截断,然后电磁脉冲阀开启,压缩空气以极短促的时间在箱体内迅速膨胀,涌入滤筒,使滤筒膨胀变形产生振动,并在逆向气流冲刷的作用下,附着在滤筒外表面上的粉尘被剥离落入灰斗中。清灰完毕后,电磁脉冲关闭,恢复过滤状态。滤筒清灰同时进行,从第一次清灰开始到下一次清灰开始为一个清灰周期。

c) 粉尘收集

 经过滤和清灰工作被截留下来的粉尘均落入灰斗,再由灰斗口集中由卸灰阀连续排出。

2.3.4滤筒式除尘器的特点

a) 由于滤料折褶使用,布置密度大,除尘器结构紧凑;

b) 滤筒高度较滤袋小,安装方便,维修容易;

c) 过滤面积较大,过滤风速适中,阻力不大;

d) 滤筒的接口处要求严格密封,在3000pa压力下不能有漏气,否则会降低效果。 

3 具体设计说明

3.1滤筒的设计

3.1.1滤筒的结构

滤筒由里层、外层和中间层及端部密封结构组成。

滤筒的端部采用环行氯丁橡胶衬垫,能够提供很好的气密密封,因而提高了耐磨性和使用寿命。

滤筒的里层为镀锌铁网,内衬抗腐蚀性材料。

滤筒的中间层使用高效材料,保证提供更为清洁的空气,同时也提高了滤筒的使用寿命。

滤筒的外层为镀锌铁网,有利于保护滤料。

滤筒设计的外形及设计尺寸见图3-1。

滤筒主视图

图3-1 滤筒主视图

3.1.2滤料的过滤机理

滤筒式除尘器是利用滤料的过滤作用将含尘气体中的粉尘过滤出来的除尘设备。滤料的机理主要由下列几种作用构成。

a) 筛选作用

当粉尘的粒径大于滤料间隙或滤料的空隙粘附有粉尘层的粉尘时,尘粒无法通过,滤料就被截留下来,这种效应称为筛选作用。对于一般的滤料,这种筛选效应是很小的,因为滤料间隙比粉尘的间隙要大,只有当滤料上积沉一定数量的粉尘并形成粉尘层后,筛选效应才能显示出来。

b) 碰撞作用

当含尘气体靠近滤料时,空气绕滤料而过,但较大的尘粒由于其惯性作用而偏离气流方向,撞击到滤料上从而被截留下来。

c) 钩附效应

当含尘气体接近滤料时,如果靠滤料的尘粒部分突入滤料边缘时,尘粒就有可能被滤料边缘钩住。

d) 扩散效应

当尘粒的直径为0.1μm左右时,由于气体分子的相互碰撞而偏离气流的流线作不规则布郎运动,这就增加了尘粒与滤料的碰撞机会,使尘粒被捕获。

e) 静电效应

当尘粒与滤料的电荷相反时,尘粒就会被吸附在滤料上。如果尘粒与滤料的电荷相同,滤料就排斥粉尘颗粒,从而使收尘效率降低。滤筒式除尘器在开始除尘时,气流和微小尘粒大部分从滤料空隙通过。随着气体不断通过滤料间隙,粗直径的尘粒在滤料间不断被截留,滤料成为对粗、细尘粒都有效的过滤材料。大量的尘粒被吸附在滤料上形成“二次过滤介质”。在这种“二次过滤介质”的粉尘层上出现以筛滤效应为主的过滤作用。其中碰撞、钩住、扩散、静电等效应也同时有所增强。二次过滤介质的存在使除尘器具有较高的收尘效率,一般可达98~99%,并能有效地搜集粒径1μm以上的粉尘。但是,随着粉尘层的厚度增加,过滤的阻力也有所增加,气流通过粉尘层的流速也随之增加。当流速增加到一定程度后,气流穿透滤料时,会将部分沉积在滤筒上的细粉带走,而使收尘器的效率降低。因此,滤筒式除尘器必须及时清灰。清灰后,由于粉尘层的剥落,“二次过滤介质”厚度变薄,过滤效率降低,除尘器的阻力也随之降低,过滤能力迅速提高。洁净滤料的除尘效率最低,而积灰后的滤料收尘效率最高,清灰后收尘效率有所下降,后又继续上升。

3.1.2滤料的选用原则

a) 适用不同的温度要求:常、中、高温。

b) 剥离性好、易清灰、透气性好、阻力低。

c) 效率高,满足排放要求。

d) 强度高,能承受高能量清灰,使用寿命长。

e) 价格适宜,经济效益综合考虑。

3.1.3几种常用滤料的主要参数

常用的滤料材料见表3-1。

表3-1 各种滤料参数比较

各种滤料参数比较

(上表来自张殿印,张学义主编. 除尘技术手册.北京:冶金工业出版社,1993)

鉴于以上原则,为了保证除尘效率达到99.99%等技术要求,本次设计选用特殊的覆膜滤料。

腹膜滤料具有以下特性∶

透气性∶ 6m3/m2. min (在12.5mm的水中)

抗破绽力∶25kg/cm2

抗张力强度∶99kg  -X 向

                  102kg -Y向

热稳定性∶最大2%(135℃时)

滤料重量∶270g/m2

收尘效率∶99.99+%(表面过滤)

工作温度∶普通滤料最高为135℃;高温滤料为191℃

表面处理:光滑处理或防水防油处理等;另有BHA-TEX腹膜

3.1.4滤料参数的计算

a) 过滤风速的确定

过滤风速Vf可根据含尘浓度、粉尘特性、滤料种类及清灰方式等确定。对玻璃纤维滤料Vf可取0.5~1.0m/min,一般的滤料Vf取1~2m/min,本次设计Vf选择0.8m/min。

b) 过滤面积的确定

A =  Q/60V                             A — 总过滤面积(m2)

   = 16320/(60×0.8)

   =  340 m2                            Q — 含尘气体流量(m3/h)

c) 确定单个过滤面积

A1 = n1×2×n2 ×l2                 A1 — 单个滤袋过滤面积(m2)

     =0.036875×2×24×2           n1 — 每折滤料深度(m)n2 — 折叠褶数

     =3.54 m²          l2  — 滤料有效高度 (m)

d) 确定滤筒数量

n = A/A1                                n—滤筒数量

= 340/3.54

  =96

(以上公式来自王浩明,张其俊,孙礼明编著. 水泥工业袋式除尘技术及应用. 北京:中国建材工业出版社, 2001,9)

3.1.5 滤筒的布置

滤筒的布置通常有三角形布置和正方形布置两种类型。由于本次设计的滤筒数量较多,为了便于安装和维修,现将滤筒分成6组,每组16个,呈正方形布置。

滤筒与滤筒间的距离太靠近,不但会产生碰撞磨损问题,还会令箱体内气流上升速度太快,导致烟尘排放量增加,滤料的局部过滤负荷太高和清灰力度不足。根据以上原则设计每组内的滤筒间距为250mm,每组间的距离为340mm。

3.2箱体的设计

箱体由上箱体和下箱体构成。

3.2.1上箱体的设计

上箱体主要由可掀起的上盖和出风口组成。

a) 上盖的作用是方便维修,例如滤筒或喷吹管损坏,人必须从顶部才能查看检修。

b) 出风口是用来将净化气体排出箱体的。

上箱体的结构设计有两种方案:

a) 水平式:这种结构方式有不利的地方,例如下雨天时雨水沉浸在顶部无法排除。

b) 斜式:这种结构方式正好弥补水平式的不足之处。

由于滤筒的布置是垂直布置,因此上箱体设计成水平式

3.2.2 下箱体的设计

下箱体内主要由滤筒和出风口组成。滤筒主要起过滤作用,含尘气体通过滤筒过滤后的净化气体进入上箱体,再由出风口经风机排出。下箱体下部设计有法兰,法兰是由角钢焊接而成。上下箱体及灰斗大致形状和尺寸见图3-2。

 箱体和灰斗部装图

图3-2 箱体和灰斗部装图

3.3 花板的设计

a)  花板的尺寸设计见图3-3。

花板结构图

图3-3 花板结构图

b)  花板的安装

花板与上、下箱体间留1.5mm~2.0mm的焊接间隙进行焊接,用此方案可以节省材料,保证质量,坚固而且可靠。

将花板放在上箱体与下箱体之间,花板焊接在原先焊接在箱体上的角钢上,花板与箱体上盖的距离设计为600mm。如果距离过大会造成箱体高度的增加,浪费材料。如果距离过小无法保证喷吹管有足够的布置空间。

3.4 灰斗的设计

a) 灰斗的角度如果选大了,会使灰斗体积增大,增加了除尘器的总体高度,使生产成本提高。

b) 灰斗的角度如果选小了,积灰易堵塞,影响除尘器使用效果。

参照以上原则设计灰斗的角度为60°,既不会造成除尘器的总体高度过高也不会影响除尘器的使用效果。灰斗的壁厚设计成4mm,不会造成材料的浪费,灰斗上焊接有角钢和槽钢,能够满足灰斗的钢度要求。灰斗的上部和下部设计有法兰,通过上部法兰和箱体连接,通过下部法兰和卸灰阀连接,下部法兰是有角钢焊接而成,法兰的尺寸应稍大余卸灰阀的直径,以保证风量的损失不会过大。上部法兰的尺寸同下箱体的尺寸,灰斗和箱体通过M12螺栓固定。整个灰斗的外形见图3-4。

灰斗主视图

图3-4  灰斗主视图

3.5 清灰系统的设计

3.5.1“低压清灰”与“高压清灰”

国内的除尘设备制造行业中习惯性的把脉冲行喷吹除尘器区分成高、中、低压清灰系统。同时也把脉冲阀根据气缸内压力区分成高压阀和低压阀。

脉冲喷吹除尘器主要是以压力气缸内压缩气作为清灰能源,使脉冲阀启动时形成一股脉冲气流逆向从滤筒进行脉冲抖动。其目的是通过脉冲抖动,把滤筒外侧结合的尘饼抖进除尘器灰斗。如果压力或流量不足,这股气流太弱,那么清灰力度不能到达滤筒底部,则尘饼不能剥落,形成局部积灰,导致设备阻力增高、滤料负荷不均匀等现象,缩短滤筒寿命。反之,如果清灰力度太强,已经渗进滤料表尘的微细颗粒将被打出表面,产生“二次扬尘”现象。同时,滤筒也可能由于震荡力太强导致摩擦过高而使滤料破裂。因此,无论采用高、中或低压的压缩气源,设备的清灰力度和流量都必须根据工艺、烟尘和滤料性质而合理配置设计清灰系统时,综合考虑工艺(温度范围、温度变化、露点、湿度、烟尘颗粒、烟气成份等等),和滤料性能(材质、是否附膜、表面处理、耐磨性、抗折性、张力范围等等)来判断是否采用高压力(比如安装文氏管)或大流量来进行清灰。

当设备的设计阻力是1500Pa时,一般来说,离线清灰的筒底压力应定在1500Pa~2500Pa。而在线清灰的压力可按克服阻力的需要设计在2500Pa~3500Pa。但这些并不是绝对的数据,设计师可以在清灰范围内设计出合理的压力清灰系统而不受到所谓的“高中低压力理论”的限制。

3.5.2 “在线清灰”与“离线清灰”

喷吹脉冲除尘器可采用在线或离线清灰方法。在线清灰是指在进行脉冲喷吹时,滤筒仍然进行烟气过滤。喷吹系统需要采用比较高的喷吹气流阻挡过滤烟气,同时用瞬间的脉冲振荡使尘饼剥落进入灰斗。在线清灰除尘器内部是一个大空间静态气室,气流分布比较均匀,使滤料所承受的过滤负荷变化不太大,这样可延长滤筒使用寿命。

离线清灰系统需要把除尘器内部区分成若干个密封气室,每个气室的花板上出气口独立安装档板,气缸和电磁阀等压缩气控制系统。在对某个气室进行脉冲清灰喷吹前,需要首先控制挡板使这个气室不再进行烟气过滤。因此,离线清灰构造比较复杂,而且带有移动式机械挡板。所以离线清灰除尘器的造价与维护量相对来说比在清灰除尘器高。

本次设计采用的是在线清灰。

3.5.3 清灰系统的组成

滤筒式除尘器的清灰系统由脉冲阀、气缸、喷吹管、脉冲阀控制仪、密封件等部件构成。

3.5.3.1 喷吹管的设计

喷吹管设计的大致结构及尺寸见图3-5。

喷吹管主视图

图3-5 喷吹管主视图

上图设计要满足喷吹管的喷吹口的间距和滤筒的间距相同,一一对应进行喷吹,喷吹管的一端由包箍和螺栓等固定在角钢上,角钢焊接在箱体上,喷吹管的一端固定在角钢上的同时与脉冲阀的软接头连接,连接有密封要求。

3.5.3.2脉冲阀的选用

脉冲阀的工作原理:压缩空气由脉冲阀入口进入脉冲阀下腔,同时由通气小孔进入脉冲阀上腔,脉冲阀膜片在上腔的压缩空气压力及弹簧力,下腔的压缩空气压力的作用下压住脉冲阀出口,当脉冲阀线圈得电时,线圈中的铁芯在电磁力作用下,打开脉冲阀上腔与外界的通气孔,脉冲阀上腔的压缩空气压力下降,弹簧力不足以抵消脉冲阀下腔压缩空气压力,膜片打开脉冲阀出口,压缩空气由脉冲阀出口喷出,完成脉冲动作,线圈失电后恢复原状。

脉冲阀的设计方案为:8个滤筒共用一只脉冲阀,喷吹一次同时满足12个滤筒的清灰要求。

12个滤筒在过滤风速为0.8m/min时通风量的计算:

滤筒直径φ150mm,长度2000mm,数量12个

处理风量:Qa=16320/12 = 1360 (m3/h)                             

0.15秒时通风量为: (1630×0.15)/3600 ≌ 0.057m3(保留三位有效数字)

不同口径脉冲阀耗气量计算

计算公式:Qb=CvFg(ASCO公司提供)                             

式中Qb—喷吹耗气量ft3/h;

Cv—流量系数;

Fg—脉冲阀在一定压力下的流量ft3/h。

a) 1"脉冲阀耗气量(压缩空气压力为0.3MPa)

查表:Cv=30

0.3MPa时,Fg=1800ft3/h(1英尺3=28.32升)

Qb1=CvFg

      =30×1800

      =54000ft3/h

      =1019m3/h

      =0.28m3/s

脉冲宽度0.15秒时耗气量0.042m3

引射气流量(3倍)0.042×3=0.126m3

总喷吹量:0.042+0.126=0.168m3

b) 11/2”脉冲阀耗气量(压缩空气压力为0.3pMPa)

查表:Cv=51

0.3MPa时,Fg=1800ft3/h(1英尺3=28.32升)

QB2=CvFg

     =51×1800

     =91800ft3/h

     =2600m3/h

     =0.72m3/s

脉冲宽度为0.15秒时耗气量: 0.11m3

引射气流量(3倍): 0.11×3=0.33m3

总喷吹量:Q11/2=0.11+0.33=0.44(m3)

c) 脉冲阀规格确定

由上述计算:滤筒处理风量Qa=0.057m3/0.15s=0.38m3/s

1"脉冲阀喷吹量Q1"=0.168m3/0.15s=1.12m2/s

11/2"脉冲阀喷吹量Q11/2=0.44m3/0.15s=2.93m3/s

脉冲阀喷吹量应为滤筒处理风量2~3倍,才满足清灰强度的要求。

依上述计算,1"脉冲阀喷吹量是滤筒处理风量的约2.9倍,已完全能满足清灰强度要求。因此,选用1"脉冲阀。

3.5.3.3 气包的选用原则

a) 设计圆形或方形截面积气包时必须考虑安全和质量要求,可参照JB/T10191《滤筒式除尘器安全要求》。

b) 气包必须有足够容量,满足喷吹气量。要求:建议在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力的30%。

c) 气包的进气管口径尽量选大,满足补气速度。对大容量气包可设计多个进气输入管路。

d) 阀门安装在气缸上的上部或侧面,避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷吹进滤筒。

f) 如果气包按压力容器标准设计,并有足够大容积,其本体就是一个压缩气稳压气罐,不需另外安装。

g) 气包在加工生产后,必须用压缩气连续喷吹清洗内部焊渣,然后才安装阀门。否则脉冲阀将不能打开,或者漏气。

清灰用压缩空气消耗量的计算

       清灰用压缩空气消耗量的计算

式中:Q—耗气量,Nm³/min

N—室数

Z—每室脉冲阀数量

S—每次喷吹的气量,Nm³

K—系数,厂内系统供气取1.5,单独压缩机供气取2

T—清灰周期,min

根据以上压缩空气消耗量合理的选择气包。

3.5.3.3 风机的选择

根据处理风量和风压,查有关手册(金国淼等编.除尘设备.北京:化学工业出版社,2002),选取主引风机和反吹风机:

风机的型号为:4-72-№6C 型,主要技术指标如下

主轴转速:2000r/min

全风压:1647Pa

流量  16400m3/h

电动机  Y160M1-2,11KW

有关更多滤筒式除尘器设计指南的信息,请联系我们的工程师13322814846。



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