火力发电厂烟气袋式除尘器选型导则

袋式除尘器选型

3.1.1选择除尘器的原则：

（1）必须满足排放标准规定的排放要求； （2）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能的影响； （3）气体含尘浓度的大小；

（4）烟气温度和其它物理化学性质对除尘器的影响和要求； （5）粉尘的收集问题；

（6）除尘器的设置位置、可利用空间等因素。

3.1.2确定除尘器的形式

本设计选用的除尘器形式是逆喷式（分室）脉冲除尘器。脉冲袋式除尘器是一种周期性地向滤袋外喷吹压缩空气来达到清除滤袋上积尘的袋式除尘器，主要优点为：处理风量大、除尘效率高。 选择的具体分析说明：

（1）本设计要求的除尘效率 >99%，由粒径分布表可知，93.6%的灰尘粒径大于5m，则除尘效率可满足要求。

（2）袋式除尘器的理想含尘浓度为0.2~103/mg，本设计参数中计算得烟气含尘浓2.39g/L，适合用袋式除尘器。

（3）设计的电厂排出烟气的粉尘种类主要为飞灰（煤）、炭黑、还有少量的氧化铁及微量的氧化铅等，查表-袋式除尘器的使用情况（《大气污染控制工程》第二版）知，这几种组成成分确认下来的进气方式为逆气流。

（4）大型高气布比的脉冲袋式除尘器比反吹风等低气布比的袋式除尘器高1.5~2倍，这样不仅减少了过滤面积，还减少了除尘设备的占地面积和设备费用。

（5）脉冲清灰袋式除尘器由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节，清灰时气流速度较快，清灰效果好。

（6）一般袋式除尘器采用分室结构，并在设计中留有裕量，使除尘器可以轮换检修而不影响锅炉的运行。采用分室结构的另一原因是锅炉的烟气量一般较大，不注意气流的分布往往会使气流分布不均，阻力上升快，清灰频率高，滤料容易破坏。 3.1.3袋式除尘器型号的确定

常用的脉冲袋式除尘器型式有四种，按照脉冲喷吹方向与过滤气流的方向不同，脉冲袋式除尘器可分为逆喷式（MC型）、顺喷式（LSB型）和对喷式（LDB型）三种，MC型中QMC为气动、DMC为电动；按照滤袋形式的不同，又有扁带脉冲除尘器（BMC型）。

3.2滤料的选择

本设计选用的滤料为厚的针刺毡。 选择的具体分析说明： （1）针刺毡的成分及特性

针刺毡纤维主要成分为聚酯或诺梅克斯，具有长期耐高温、吸水率高、耐碱性和耐酸性都较好、强度高、造价低等特点，应用该种滤料能明显提高除尘效率。 （2）针刺毡与其它滤料的比较

滤料织物结构由二维结构的织布发展成三维交错随机排列针刺。这种三维结构无直通孔隙、透气性高、容尘量大、过滤效率大大提高。以涤纶针刺毡与729滤布（涤纶短纤维）相比，（见附表）可以看出：针刺毡的过滤性能明显优于729，在相同的使用条件下，其过滤风速可以提高一倍，即同等过滤面积，可以处理更多的废气量，滤料的寿命也更长。 （3）可达到的除尘效率

对于脉冲式除尘器，当使用工业涤纶208制作滤袋时，效率可达99.6%，当使用厚度为1.5~2的工业毛毡制作滤袋时，效率可达99.9%，满足效率的设计要求。

（4）袋式除尘器清灰的设计

清灰方式为脉冲喷吹清灰，毡制的滤袋常采用脉冲喷吹清灰，相应滤袋为上部开口下部封闭的滤袋，含尘气体通过滤袋时粉尘被阻留于滤袋外表面上，利用压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，积附在滤袋上的颗粒层脱落。脉冲清灰袋式除尘器处理风量大、除尘效率高，由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节，清灰时气流速度较快，清灰效果好其清灰机构没有运动部件，滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用期长。

1、前言

冶金炉窑烟尘是一个重要的大气污染源，袋式除尘器是冶金炉窑烟气净化中大量应用的设备。对于冶金炉窑烟尘治理技术，我国已探索多年，取得长足进步。但仍有许多炉窑除尘系统效果欠佳。主要表现在烟气处理量远远低于设计值，烟尘不能排除，炉前操作环境恶劣，有的除尘系统几乎完全不起作用。其原因，主要不在于烟尘捕集装置，而多由于所用袋式除尘器的性能不适应炉窑烟尘的特性。

2、清灰方式的确定

(1)袋式除尘器的性能主要表现在过滤和清灰两方面。以袋式除尘技术现有水平，使过滤效果达到和优于环保标准不是难事，而将袋式除尘设备的阻力控制在预定限度内，则相对较难。纵观袋式除尘系统出现的运行效果差的问题，绝大多数都与清灰效果不好导致阻力上升有关，故“清灰”是关系到袋式除尘系统成败的决定性因素。

(2)冶金炉窑烟尘多由化学途径产生。烟尘颗粒微细、粘性强，从而给袋式除尘器的清灰带来困难。同时，炉窑烟尘形成的粉尘层质地细密，在容尘量相同时，其设备阻力将显著高于处理其它粉尘。以炼钢电弧炉为例，粉尘颗粒绝大部分都在10um以下。在吹氧期，小于5um的尘粒几乎占100％(表1)。它属于强粘性粉尘，以拉伸断裂法测定的拉断应力>600Pa。其清灰的困难程度很高。

(3)最近20年中，我国炉窑烟尘治理采用反吹风袋式除尘器居多。较普通的情况是设备阻力居高不下，低者约3000Pa，高者达4000～5000Pa。这种应用失败的例子在中、小炼钢电炉和新建的100～150t超高功率电炉工程中都屡见不鲜，在出铁场、转炉二次烟尘等治理系统也很普通。一些用户为了勉强维持运行，不得不定期派人敲击滤袋，以改善清灰效果。

上述情况的出现同反吹清灰的特点有关。大量研究证明，积附于滤袋表面的粉尘层不是被反向气流“吹”掉的。要吹掉滤袋上的粉尘层，反向气流的速度必须达到16m/s以上，而包括脉冲喷吹在内的所有清灰方式都远远做不到这点。决定滤袋清灰效果的主要因素是清灰时滤袋所获得的压力峰值、压力上升速度，以及袋壁获得的最大反向加速度。反吹气流穿过除尘滤袋壁时的速度只有0.5～1.0m/min，不可能将粉尘层“吹”掉。另一方面，反吹气流在滤袋内产生的压力峰值很低，压力上升速度很小，更不能令袋壁获得有效的反向加速度。反吹清灰方式主要靠滤袋变形对粉尘的挤压作用，这一清灰方式只能产生微弱的清灰强度。这一认识在稍后进行的菱形袋式除尘器清灰性能试验中得到证实。

试验在反吹风速2.0m/min(4倍于实际应用的反吹风速)条件下进行。滤袋各点的最大压力峰值为55Pa，压力上升速度0.86Pa/ms。而对于清灰起重要作用的最大反向加速度则为零。

由于除尘布袋形状的原因，菱形扁袋的清灰强度低于圆袋。但据资料报导，反吹清灰获得的最大反向加速度最高不超过3～5g(g=0.81ms2)。这样弱的清灰强度，显然难以去掉具有强粘性炉窑烟尘，其阻力过高的原因也就不难理解。

(4)对于冶金炉窑的烟尘治理，脉冲喷吹清灰是最为合理的选择。

脉冲喷吹用压缩空气作气源，以瞬间释放的方式在滤袋内产生很高的压力峰值和压力上升速度，从而使袋壁获得很大的反向加速度。

在喷吹(气源)压力0.55MPa条件下，袋内不同部位的平均压力峰值可达1869～4252Pa，压力上升速度达277～995Pa/ms，最大反向加速度达65～195g(g=0.81m/s2)。其清灰强度为反吹清灰的数十倍至上百倍。

在同一喷吹压力下，测得MC型中心喷吹的袋壁最大反向加速度为15～43g(g=0.81m/s2)，虽然明显小于环隙喷吹，但仍比反吹清灰高得多。

在实际应用中，脉冲袋式除尘器有着很好的事例。以较早采用长袋低压脉冲袋式除尘器的攀钢密地机修厂2台5t炼钢电炉为例，自1989年12月和1990年11月以来，一直运行正常，设备阻力平稳，实际过滤风速比设计值1.55m/min提高1.33％～22.7％。由于系统通畅，冶炼时的烟尘可完全被捕集。鞍钢10”和110高炉出铁场，武钢、马钢、鞍钢多座转炉的二次烟尘系统相继采用长袋低压脉冲袋式除尘器，都取得良好的清灰效果，从而保证了很高的烟尘捕集率。

3、喷吹装置的确定

3.1“低压脉冲”和“高压脉冲”

(1)通常所称的“低压”或“高压”，系指脉冲喷吹装置要求的气源压力，这同清灰气流在滤袋内的压力“低”或“高”完全是两回事。

(2)存在一种误解，“高压脉冲清灰力量大，低压脉冲清灰力量小”。持此观点是由于不了解脉冲袋式除尘技术的发展过程。

传统的脉冲喷吹装置(国内以MC型中心喷吹为代表)属于“高压脉冲”，要求气源压力0.65MPa。经测试，此条件下2m长滤袋底部的压力峰值为168Pa。鉴于MC型除尘器曾获得广泛应用，其清灰能力强的特点已被公认，可以确定。只要袋底压力峰值达到此水平，在实际应用中便可获得良好的清灰效果。CD系列长袋低压脉冲袋式除尘器的开发便是以此清灰强度为标准而确定清灰气源的最低压力。压力0.15MPa时，其6m长滤袋便获得这种清灰强度。在其实际应用的喷吹压力（0.2MPa）下，袋底压力峰值为1940～2341Pa，比MC型0.7MPa时的清灰强度还要高。

由此可知，“低压脉冲”是以保持甚至适当提高滤袋所获清灰强度为前提，实现大幅度降低喷吹(气源)压力的目标。而其途径，是用自身阻力低的直通式脉冲阀取代压力消耗高达0.2～0.3MPa的直角式脉冲阀。同时尽量降低喷吹系统每一部件的阻力。并且使脉冲阀的启闭变得更加快速。它所降低的是脉冲喷吹系统自身的消耗，由此而降低所需的气源压力，使能耗下降，适应性更强。清灰强度却反而提高。因此，这是对“高压脉冲”的一种进步。

(3)气源压力大幅度降低，而清灰强度不削弱甚至还得以增加，不是靠提高耗气量来弥补。同MC型除尘器相比，CD型的耗气量大致相同。

3.2脉冲阀的确定

对于脉冲阀的要求是自身结构简单、对气流的阻力小、开启和关闭迅速、能以最短的时间释放最大量的压缩气体。同时，要求气源压力低，从而使清灰能耗减少，这也是一项重要条件。从满足以上要求出发，具有快速启闭功能的直通式脉冲阀明显优于直角式脉冲阀。

3.3管式喷吹和箱式喷吹

(1)脉冲喷吹装置有“管式”和“箱式”喷吹2种型式。

管式脉冲喷吹装置是在每排滤袋上方设喷吹管，通过管上的喷嘴向滤袋内输送清灰气流。喷嘴孔径各不相同，可保证各条滤袋清灰强度均匀。

箱式脉冲喷吹装置则不设喷吹管，清灰气流喷入上箱体并使之增压，进而将能量传递至滤袋以实现清灰。

(2)对箱式脉冲喷吹的试验表明，其中各条滤袋的清灰强度存在较大差异。

试验对象是一种带有集中引射器的喷吹装置，每排12条滤袋。当引射器出口距第一条滤袋中心线110mm时，首、末两端滤袋的袋底压力峰值之比为1：4.94～13.44。将引射器位置移向远处，此种差距可以缩小。当其出口距第一条滤袋中心线470mm时，上述比值为1：1.93～2.20。即便如此，位置靠前的滤袋仍嫌清灰能力不足。

(3)实际应用的箱式喷吹袋式除尘器还存在以下不足，如压气耗量较大、滤袋长度受到限制、清灰效果对停风(离线)阀的气密性依赖较大。

(4)箱式喷吹的优点是换袋操作省去了拆、装喷吹管的工序。

(5)综上所述，在清灰效果、耗气量、滤袋长度等长期起作用的因素方面，箱式喷吹存在着明显的缺点。而其换袋操作更简便的优点，只在一年至数年才出现一次的换袋时体现出来。因此，采用管式喷吹更为合理。

冶金炉窑烟尘细而粘，只有采用强力清灰方式，才能将设备阻力这一关系到袋式除尘设备成败的参数控制在预定限度内。长袋低压大型脉冲袋式除尘器实现了这一目标，在电炉、出铁场和转炉二次烟尘系统的应用效果都良好。

长袋低压大型脉冲袋式除尘器在过滤、清灰、主要部件工况等方面都获得良好结果，受到用户和有关方面的好评。该设备过滤风速高、设备阻力低、清灰周期长、设备投资少、运行费用低。这种大型除尘系统的经济效益、社会效益和环境效益都相当显著。