生物質鍋爐布袋除塵器結構設計

1、除塵器處理風量（過濾面積）設計

處理風量Q=過濾面積S*過濾風速V*60

處理風量（過濾面積）決定著除塵器的規格大小。處理風量一經確定,即可根據確定的過濾風速來決定所必須的過濾面積。考慮今后工藝變化,風量設計指值在正常風量基礎上要增加5%～10%的保險系數,否則今后一旦工藝調整增加風量,除塵器的過濾速度會提高,從而使設備阻力增大,甚至縮短濾料使用壽命,也將成為其他故障頻率急劇上升的原因,但若保險系數過大,將會增加除塵器的投資和運轉費用；

由于布袋除塵器過濾風速一般采用1.2—2.0m/min是比較合理的，設計的處理風量以6000 m3/h為準，計算出過濾面積為不低于80 m2

4.2、選取過濾風速

過濾風速是影響袋式除塵器性能的重要因素。過濾風速是指單位時間每平方米濾料表面積上鎖通過的空氣量。

根據公式，過濾風速： F=L/V*60

m3/min·㎡ (1)

式中 L——處理器處理風量，m3/h；

F——過濾面積，㎡。

選用較高的過濾風速可以減小過濾面積，使設備小型化。但是會使設備阻力增大，除塵效率下降，并影響濾袋的使用壽命。每一個過濾系統根據它的清灰方式、濾料、粉塵性質、處理氣體溫度等因素都有一個最佳的過濾風速。一般細粉塵的過濾風速比粗粉塵低。設計是可參考表3.1確定[18]。

表3.1 袋式除塵器推薦的過濾風速（m/min）

由經驗可選取，脈沖除塵器處理輕小顆粒粉塵的過濾風速為1.0—1.25m/min。

4.3 濾袋規格的選取

濾袋的規格尺寸：

外濾式圓形濾袋的直徑為114～200mm，長為2～9m，常用的規格為直徑120～160mm，長度為2～6m。常用規格的濾袋見表3.2.

表3.2 圓形濾袋規格/mm

由于本設計采用的是外濾式圓形濾袋，選取濾袋直徑D為130mm，為了保證除塵器的穩定性，減小占地面積，取長L為2.45m。

由公式（1）可得：

m2

F=83.33 m2

據公式

(2)

所需濾袋條數為：

N=83.3條

取N

81，則實際過濾風速1.234m/min，還能滿足要求

實際過濾面積為F= 81.01m2。

濾袋規格：Φ130*2450 共81條布袋。

4.4 濾袋濾料的選取

4.4.1、使用溫度

煙氣從冶煉爐出來進入冷卻塔或者熱能發電，經管道進入除塵器粉塵及煙氣溫度已經降到120度以下。可直接進入除塵器。

4.4.2、氣體成分

主要考慮酸堿度，含水分，粘度，可燃可爆或者易燃易爆等因素，決定濾料、除塵器殼體材質及防腐等選擇所必須考慮的因素。

從現場情況看，粉塵煙氣比較干燥，可使用布袋，但是需使耐酸耐堿防水解抗氧化材料。

4.4.3、入口含塵濃度

入口含塵濃度常以標態體積含塵質量表示,就入口含塵濃度,除塵器設計時要作如下考慮

(1) 設備阻力和清灰周期。入口含塵濃度增大,相同過濾面積情況下,設備阻力也增加,為維持一定的設備阻力, 清灰周期也相應縮短；

阻力及清灰的周期在調試時候根據現場數據調節。

(2) 預除塵器及過濾風速。在入口含塵濃度很高的情況下,應設計較低的過濾風速及設計預除塵器；

4.5 噴吹管的設計計算

4.5.1噴吹管的設計計算

噴吹管是一根無縫耐壓管，上面按濾袋多少開有若干噴吹空口。噴吹管的技術要點在于噴吹管直徑、開孔數量、開孔大小及噴吹中心到濾袋口的距離要相互匹配。如果設計或需用不當會影響清灰效果。為保證清灰效果，這些參數可以通過實驗確定，也可以通過實踐經驗選取。一般認為噴吹空口應小于18個，開孔為

8～32mm，噴吹管距大口200～400mm為宜。

根據經驗，每個噴吹管可以噴吹3～40㎡的濾袋面積，5～16條濾袋。優良的誘導器可適當增加過濾面積和濾袋數量。本除塵器使用81條濾袋，可按9×9布置，即每個噴吹管噴吹9條濾袋。每兩條濾袋之間的距離等于濾袋的半徑，即65mm。噴吹管需向濾袋中噴入氣體，故噴吹管之間的距離為195mm。每個開孔距離隨著距脈沖閥距離的增大而減小，即距脈沖閥越遠的噴吹孔孔徑越小。噴吹管的長度為l1＝100＋9×195＋100＝1955mm。

4.5.2除塵器脈沖噴吹三要素：壓力、周期、時間

脈沖布袋除塵器的清灰系統主要是由三個要素所撐控，那就是噴吹壓力、噴吹周期和噴吹時間，這三個參數的設定直接影響著除塵器的運行。下面我們詳細了解一下這三要素的技術參數。

　　噴吹壓力

　　噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大，誘導的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，袋濾器壓力下降越明顯。圖6為對由QMF—100型電磁脈沖閥組成的噴吹系統的測定結果。由圖6可見，在袋式除塵器壓降限定后，噴吹壓力越高，處理能力越大。在噴吹間隔及噴吹時間不變的情況下，噴吹壓力增加，允許入口含塵濃度可以相應提高。但噴吹壓力過高，也會出現過度清灰現象，反而影響凈化效率，即袋式除塵器出現瞬間“冒灰”現象，同時耗氣量增加，浪費能源。由此可見，噴吹壓力過低或過高都會影響過濾效果。試驗表明，壓縮空氣的壓力相當大的一部分消耗在克服噴吹系統本身的阻力上，其數值可達0.2MPa以上，其中脈沖閥的阻力占很大部分。近年來出現幾種低阻脈沖閥，如直通脈沖閥和雙膜片低壓脈閥等，由于其內阻降低很多，也使噴吹壓力相應降低，即低壓噴吹系統，噴吹壓力最低可達0.2MPa—0.3MPa。此外，加大氣包及噴吹管直徑，以噴嘴代替噴孔等均可降低噴吹壓力。DMF—F屬于低壓脈沖閥，而DMF—Z為高壓脈沖閥，它們本身的壓力損失不同，要求噴吹壓力也應不同。噴吹壓力除了考慮脈沖閥阻力外，還應考慮濾袋長度，短濾袋采用低的噴吹壓力，長濾袋噴吹壓力要相應增大。對于濾袋長為2000mm、低壓直通脈沖閥，噴吹壓力0.45MPa—0.55MPa。扁袋除塵器一般采用高壓角式脈沖閥，噴吹壓力可適當提高到0.6MPa。

　　噴吹周期

　　噴吹周期的長短直接影響到除塵器的壓降。對采用定時控制的脈沖袋式除塵器，噴吹間隔由脈沖控制儀設定，定時噴吹（開環控制）。通過調整脈沖間隔，可使除塵器壓降基本保持在穩定狀態下運行。在不影響正常運行的條件下，應盡量延長脈沖間隔，這樣可以減少壓縮空氣耗量，還可以減少脈沖閥膜片及濾袋的損壞，延長使用壽命。延長噴吹間隔，噴吹系統耗電量雖然少了，但由于除塵器壓降增加過多，會增加引風機的耗電量。

　　噴吹時間

　　噴吹時間(又稱脈沖寬度)即脈沖閥開啟噴吹的時間。一般噴吹時間越長，噴入濾袋內的壓縮空氣量也越多，清灰效果好。但噴吹時間增加到一定值后，對清灰效果的影響并不明顯。圖7為QMF—100型脈沖閥在過濾速度和入口含塵濃度一定時，不同噴吹壓力下，噴吹時間和除塵器壓降的關系。開始，隨噴吹時間的增加，除塵器壓降下降很快，而噴吹時間達到一定值時，壓降下降很少，但壓縮空氣量卻成倍增加。因此想通過調節噴吹時間來降低除塵器的壓降是有限的，一般噴吹時間在0.1s—0.2s，通常取0.15s。

4.6、 脈沖閥的設計計算

本除塵器使用的是脈沖噴吹，噴吹壓力為0.5～0.7MPa，且為逆噴，噴吹氣體運動方向和凈化后氣體的運動方向相反。脈沖閥是脈沖噴吹清灰裝置的執行機構和關鍵部件，主要分直角式、淹沒式和直通式三類，每類有6個規格接口從20～76mm(0.75～3in)。每個閥一次噴吹耗氣量30～600m3/min(0.2～0.6MPa)。淹沒式脈沖閥采用淹沒于氣包中的安裝方法，故稱淹沒式。它與其他結構形式比較，減少了流道阻力，降低了噴吹氣源壓力，因而能適用于壓力低的場合，且可降低能源消耗和延長膜片壽命。脈沖噴吹周期為1min，每次噴吹時間為0.1s。

參考其它設計計算，本設計中每根噴吹管噴吹9條濾袋，由于噴吹氣體噴吹一排濾袋時，其它脈沖閥都處于關閉狀態，故可使用9個脈沖閥，即氣體一次噴吹通過一根噴吹管到每排濾袋，則需要選擇脈沖閥的型號。

每排濾袋在0.1s通過的風量為Q1，則有：

L

而噴吹氣體量為通過風量的2～3倍，故按照規格標準，選用的脈沖閥型號為SYKL-J76，其噴吹耗氣量為170L/次。

SYKL-Y型淹沒式脈沖閥技術參數如下：

a．適應環境：溫度為-10～+55℃；濕度為相對濕度不大于85%。

b．工作介質：清潔空氣。

c．噴吹氣源壓力：推薦使用0. 5～0.7MPa。

d．噴吹氣量：在噴吹氣源壓力為0.25MPa，噴吹時間為0.1s時，噴吹氣量見表3.3。

表3.3 耗氣量表

SYKL-J76，其噴吹耗氣量為170L/次。22個脈沖閥，每分鐘噴吹兩次，消耗壓縮空氣量0.34/min。

一個脈沖閥管的過濾面積：

e．電磁先導閥工作電壓、電流：DC24V，0.8A；AC220V，0.14A；AC110V，0.3A。

4.7、 花板的濾袋分布及檢修門的大小數量

在花板設計中主要是布置濾袋的距離，該間距與袋徑、袋長、粉塵性質、過濾速度等因素有關。如果袋與袋之間的距離太靠近，濾袋底部相互碰撞摩擦，在運行幾個月內部分濾袋底部破裂，還會令箱體內氣流上升速度太快，導致煙塵排放量增加，濾料的局部過濾負荷太高和清灰力度不足。如果距離太大，則占地面積增大，會使成本上升，設計出的除塵器不經濟。

根據經驗，袋與袋之間的邊緣距離應該至少是濾袋本身直徑的0.4倍。濾袋采用9×9的布置，即每排9條濾袋，共9排。濾袋之間的距離為濾袋直徑的0.4倍，然后把濾袋固定在花板上，濾袋內部采用籠骨結構。

在上箱體的空間內，布置2個檢修門，采用1×2的布置，每排1個檢修門，門的規格為500×300mm2，左側安裝脈沖閥。

4.8 除塵器外形尺寸的確定

脈沖袋式除塵器的進氣位置有多種，大中型脈沖除塵器多采用下進氣，進氣其原因是關斷進氣口閥比較方便。中小型除塵器有的采用中部進氣，有的采用上部進氣。本設計中采用下進氣，即逆噴方式噴入氣體。

除塵器外形設計成長方體，其中長度為：共有9排，每排之間距離為195mm，兩邊的最邊上濾袋距最邊上距離為400mm，則有195×9+400×2=2155mm；

寬度為：每排濾袋數為9條，左邊第一條濾袋距進風口距離為1100mm，最邊上濾袋距兩邊距離為270mm，則3125mm；

高度為：最上部梯子欄桿高度為1200mm，出風口高度為400mm，固定濾袋的空間高度為2450mm，下面卸灰閥高度為2000mm，距地面高300mm，則總高度為6350mm。

因此除塵器的外形為2155*3125*6350mm。

4.9 進、出風口管徑的設計計算

由于進風口處粉塵濃度較大，為了防止粉塵的沉積，因而風速較高，可選取為16～20m/s；經過除塵器凈化后，出風口處粉塵濃度很小，風速可以取小一些[19]。

根據公式：

m3 （3）

m

m/s

選取進風口風速為18m/s，則進風口管徑：

D=0.34 m

參考通風管道統一規格，取進風管的管徑為D進=350mm。

則此時進風管風速為：

V=17.32m/s

選取出風口風速為12m/s，則出風口管徑為：

D出=0.42m

參考通風管道統一規格，取出風管的管徑為D出=450mm。

則此時出風管風速為：

V=10.48m/s

4.10 外殼結構分布及計算

進風口位置：進風風管中心線距箱體下面的梁的距離為300mm，進風風管管徑為350mm（上一步一算出）；

出風口位置：兩個風管中心線的距離為2950mm，出風風管管徑450mm；

氣體分布板：大中型袋式除塵器進氣量大，進氣速度快（粉塵濃度大，為了保證粉塵不會在管道中沉積），氣流的流線形狀復雜，所以要充分考慮氣體均與分配問題，這一點對脈沖袋式除塵器尤為重要，如果氣流分布不均勻往往造成濾袋下部碰撞和過早損壞。當進氣口從除塵器下部進入時可在灰斗上設置分布辦，使含塵氣體均勻到達每個濾袋。本設計中，擋板距箱體左邊的距離為1100mm。這樣可以使氣體均勻的通過濾袋，提高凈化效率，同時保護濾袋，減小磨損，延長濾袋使用壽命。

4.11、清灰方法

在線清灰和離線清灰。脈沖布袋除塵器可采用在線清灰和離線清灰兩種方法。在線清灰是指在進行脈沖噴吹時,布袋仍然進行含塵氣體過濾,在線清灰過濾及清灰時對系統波動影響小,但清灰不徹底,不能在線檢修。離線清灰是指把除塵器內部分成若干個過濾室,每個袋室的凈氣室上獨立安裝離線閥、氣缸和電磁脈沖閥等壓縮氣控制系統,在對每個過濾室進行脈沖清灰噴吹前,通過離線閥首先關閉這個袋室,使該濾室在沒有煙氣過濾情況下進行清灰,因此離線清灰效果更徹底,且能在線檢修,缺點是增加離線機構、造價高、清灰時對系統煙氣波動有影響等。

本系統采用在線行噴吹脈沖清灰方式。