上升速度对脉冲喷吹袋式除尘器的影响探讨

上升速度对脉冲喷吹袋式除尘器的影响探讨

李同春

(湘潭湘钢瑞兴有限公司,湖南 湘潭 411101)

摘要：在脉冲喷吹袋式除尘器设计中，上升气流是一重要参数，本文介绍了气流上升速度的概念与计算方法，探讨了气流上升速度对脉冲喷吹袋式除尘器的性能影响，分析了上升速度参数在袋式除尘器的应用情况及存在的问题，提出了上升速度的理想控制标准和袋式除尘器应用的改进方向。

关键词：上升速度；袋式除尘器；影响

1 脉冲喷吹袋式除尘器

脉冲喷吹袋式除尘器属于逆气流反吹外滤式布袋除尘器，是一种先进的除尘器，不但除尘效率高，可达99.9% 以上，性能稳定可靠，操作简单，处理能力高，压力损失小，运行费用适中，利于物料的回收循环利用，同时对于捕集2.5 微米以下（对人体健康危害最大）的粉尘效果较好。[1]

脉冲喷吹袋式除尘器由灰斗、中箱体、上箱体等部分组成，上、中为分室结构。工作时，含尘气体由进风道进入灰斗，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入中箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风道，经排风机排至大气。清灰过程是先切断该室的净气出口风道，使该室的布袋处于无气流通过的状态(分室离线清灰)。然后开启脉冲阀用压缩空气进行脉冲喷吹清灰，切断阀关闭时间足以保证在喷吹后从滤袋上剥离的粉尘沉降至灰斗，避免了粉尘在脱离滤袋表面后又随气流附集到相邻滤袋表面的现象，使滤袋清灰彻底，并由可编程序控制仪对排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制。

2上升速度的概念

脉冲喷吹袋式除尘器中常常用到气流上升速度的参数，上升速度也称嵌速度，这一概念是从国外引人的，指袋式除尘器过滤时，烟气在滤袋之间空间内的流动上升速度。上升速度的大小对脉冲喷吹袋式除尘器的性能影响较大，因为脉冲喷吹式袋式除尘器大多采用下进气和外滤方式，即烟气先进入灰斗或中箱体，再从滤袋底部向上运动（见图1），上升速度的大小直接影响烟尘的过滤效果。

图1 脉冲喷吹式袋式除尘器的下进气和喷吹示意图

3 上升速度的计算方法

3.1第一种计算方法

根据气流上升速度的定义，其计算方法是，烟气量除以垂直于烟气流动方向的总流通面积S减去所有垂直于气流方向的滤袋总投影面积S1后剩下的面积S2 。以图2所示一块花板为例。

a，b分别为花板的长宽尺寸；x，y分别为花板孔中心长宽方向的间距；D为滤袋直径；以上单位都为mm；设该花板单元上的滤袋个数为n，该单元处理风量为Q（单位m3/h ），气流上升速度为V（单位m/s），则：

S=ab   S1=nπD2/4    S2 =ab- nπD2/4

m/s

上式中决定气流上升速度的计算因素为处理风量、花板外形尺寸、花板孔数及孔径，但这几个参数并非除尘器设计的基础参数。为使气流上升速度参数更直观，从微分理论的形式出发，可以得出第二种计算方法。

图2 花板尺寸和滤袋分布图

3.2 第二种计算方法

取相邻的四个滤袋花板孔中心围成的区域（见图3），选择除尘器设计时使用的过滤风速、滤袋长度和花板孔间距这几个基础参数为计算边界条件，来计算气流上升速度。

设整台除尘器的过滤风速为E（m/min），滤袋长度为L（mm），图示的阴影区域为气流上升的空间截面，而上升的气量为上升空间相邻滤袋对应的处理风量；气量Q=πDLE，上升空间截面积A=xy-πD2/4。

则气流上升速度

m/s

从上式中的变量参数来看，整台除尘器的气流上升速度（V）与过滤风速（E）、滤袋布置间距（x，y）、滤袋长度（L）和滤袋直径（D）有关，这几个参数正是除尘器设计的基础参数。

图3 相邻花板孔区域尺寸和滤袋投影分布图

4 上升速度对脉冲喷吹袋式除尘器的性能影响分析

在过滤速度一定的情况下，气流上升速度取得大，说明在有效的袋室空间内滤袋与滤袋之间的间距更小，布置更紧凑，除尘器的外形尺寸更小，但其值过大会引起清灰效果差，烟气在滤袋上负荷分布不均，滤袋磨损大，除尘器的运行阻力也会相应增大，反之取值越小，除尘器的性能相对越好，运行维护费用也较低，但设备体积大，一次性投资大。这说明上升速度对除尘器的综合效益有着重要的意义，在选择上升速度数值时，应该找到一个平衡点，使综合效益最佳。

5 袋式除尘器气流上升速度对比分析

按照上述第二种计算方法，对某钢企业几台有代表性的脉冲喷吹袋式除尘器的气流上升速度进行计算，结果见表1。

表1 三台除尘器上升速度统计表

从表1可以看出，三台除尘器中，气流上升速度最低的是2#除尘器，最高的是1#除尘器。从实际效果上看，上述3台除尘器中运行效果最好的也是2#除尘器，其运行阻力约为1100Pa，滤袋使用寿命约为4年；1#除尘器运行效果最差，其运行阻力约为3000Pa，滤袋使用寿命约为1.5年；3#除尘器运行效果居中，运行阻力约为1500Pa，滤袋使用寿命约为2.5年。说明气流上升速度对除尘器使用效果影响明显，上升速度越小，除尘器使用性能越好。

6袋式除尘器气流上升速度参数设计建议

行业内比较公认的观点是将上升速度控制在1 m/s 左右，历年来我国相继制定了关于袋式除尘器设计、制造、安装等相关标准，如《脉冲布袋除尘器过滤风速设计选取标准》、《低压脉冲布袋除尘器花板设计制造标准》等，对袋式除尘器的使用起到了较好的规范作用，袋式除尘器的气流上升速度得到了较好的控制。

当前国家正推行超低排放改造，除尘器颗粒物排放浓度要求达到10mg/m3以下的标准，对袋式除尘器的设计、制造、安装提出了更高的要求，因而对袋式除尘器气流上升速度参数进行严格把关，显得尤为重要。中国环境保护产业协会编制的《钢铁企业超低排放改造技术指南》明确提出，含尘废气治理宜采用高效袋式除尘技术，高效袋式除尘器过滤风速宜小于0.8m/min[2]，结合袋式除尘器实际应用情况，在袋式除尘器设计时应注意：

（1）脉冲喷吹袋式除尘器设计时应严格执行《脉冲布袋除尘器过滤风速设计选取标准》、《低压脉冲布袋除尘器花板设计制造标准》等，过滤风速应控制在0.8m/min以下，滤袋花板孔边距不宜小于80mm，同时滤袋长度不宜大于7000mm，从而将平均上升速度严格控制在1 m/s以下。

（2）在控制平均上升速度的同时，还应对除尘器气流进行均匀分布，以提高各室上升速度均匀性，以及同室各区域的上升速度均匀性，避免局部上升速度过高影响除尘器整体效果。例如在各室进风口设置风量平衡阀，使进入各室的风量偏差不大于10%；提高中箱体高度，进风口上沿与滤袋底部距离不小于2米，使气流在中箱体下部得到缓冲，在滤袋间前均匀上升。

7 结语

（1）气流上升速度是评价脉冲喷吹袋式除尘器优劣的重要参数之一，对袋式除尘器性能影响较大。

（2）脉冲袋式除尘器的气流上升速度与过滤风速、滤袋布置间距、滤袋长度和滤袋直径有关。

（3）在袋式除尘器设计中宜将气流上升速度控制在1 m/s以下。

参考文献：

[1] 钟庆辉. 脉冲布袋除尘器的运行与维护[J]. 科技传播,2013,8(下)：168-169.

[2] 中国环境保护产业协会，袋式除尘器技术要求钢铁企业超低排放改造技术指南（中环协〔2020〕4号）.