摘 要:對(duì)脈沖對(duì)反吹圓袋除塵器和機(jī)械沖擊振打扁袋除塵器進(jìn)行了數(shù)字計(jì)算和分析對(duì)比，顯示前者落后，后者先進(jìn)，并對(duì)空氣凈化除塵及可預(yù)計(jì)的節(jié)能降耗目標(biāo)進(jìn)行了粗估。

關(guān)鍵詞:脈沖反吹圓袋除塵器,機(jī)械沖擊振打扁袋除塵器,性能對(duì)比

1 前言

目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的圓袋除塵器及各式反吹方法, 在理論和結(jié)構(gòu)上均呈現(xiàn)老舊,在制造和使用上造成鋼材和能源的很大浪費(fèi)。主要問(wèn)題是：占地面積大，采用反吹清灰會(huì)把已回收到過(guò)濾面上的積灰重新吹揚(yáng)起來(lái)，再行沉降落至灰斗實(shí)現(xiàn)收塵，很明顯沉降下來(lái)的灰塵只有少數(shù)，大部分會(huì)隨反吹風(fēng)流揚(yáng)起，因而還要經(jīng)過(guò)重復(fù)過(guò)濾處理。同時(shí)，危害性大的微塵更不易沉降，在塵端形成惡性循環(huán)大大降低了除塵器的使用效果；反吹清灰所施加的風(fēng)力必須先經(jīng)過(guò)濾料再作用于附灰層，受到了濾袋的阻攔，反吹的壓力損失很大，均勻度也極差，導(dǎo)致清灰的能源效率低下。后改變?yōu)閴嚎s空氣，加大了壓力進(jìn)行脈沖反吹、清灰的強(qiáng)度大有提高、但反吹風(fēng)的缺點(diǎn)仍然存在，消耗大量能源產(chǎn)生的風(fēng)力用于有效清灰的少，吹力過(guò)大吹起二次揚(yáng)塵多，還會(huì)加速損壞濾袋，只能采用價(jià)高較耐折而不耐溫的有機(jī)合成濾料和脈沖反吹清灰，鋼材和能源消耗更加巨大，清灰過(guò)程還帶來(lái)對(duì)除塵危害很大的“致冷效應(yīng)”，如北方鞍山地區(qū)水氣降溫冷凝和泥糊袋問(wèn)題，常使得完好的濾袋在短期使用后就被強(qiáng)迫報(bào)廢。

本文將機(jī)械振打扁袋除塵器與脈沖反吹圓袋除塵器（由于均可采用高效新型濾料控制低排放濃度）進(jìn)行節(jié)能、降耗對(duì)比，說(shuō)明有降耗節(jié)能巨大的空間。

2 兩種袋式除塵器的結(jié)構(gòu)差異

扁形濾袋和圓形濾袋的水平斷面見(jiàn)下圖。

圖中（a＋b）為扁袋口的寬度、L為扁袋長(zhǎng)度；d為圓袋直徑，e為兩袋間距。

圖中大方框內(nèi)為安裝一個(gè)袋的內(nèi)部和外部所占的面積，扁袋為（a＋b）L，圓袋為（c＋d)(c＋d）；畫密集小方塊處為一個(gè)濾袋內(nèi)部所占的面積，其余為袋外凈空。

按一般濾袋設(shè)計(jì)（以mm計(jì)算）：

a = 3 0 、b = 2 0 、L = 2 0 0 0 、c = 5 0 、d = 2 0 0 。

（1）過(guò)濾面積比=過(guò)濾面積（m2）/所占單位空間（m3）。代入上列數(shù)字計(jì)算可得：

扁袋：40.3m2/m3；圓袋：10.048m2/m3；扁袋和圓袋相比為3.85，接近4倍。

（2）扁袋和圓袋在除塵器內(nèi)的布列方式不同，扁袋安排了氣流專用通道，而圓袋沒(méi)有。

圖中大方框內(nèi)為一個(gè)高度同為1m濾袋的占地：

扁袋：（a＋b）L=0.105m2，因一個(gè)扁袋的過(guò)濾面積為 3.7m2，故1m2占地能放置扁袋的過(guò)濾面積為35.24m2。

圓袋：（c＋d）(c＋d）=0.063m2，因一個(gè)圓袋的過(guò)濾面積為0.628m2，故1m2占地能放置圓袋的過(guò)濾面積為 9.97m2。

在相同占地面積上，扁袋面積為圓袋的3.5倍。

扁袋安裝在除塵器的中部，占水平斷面比例為 2100/3500 =60%；塵端氣流空間占800/3500=23%；凈端氣流空間占600/3500=17%。

扁袋除塵器內(nèi)部的濾袋排列有序，氣流保持穩(wěn)定，因而阻力小，檢修方便；圓袋內(nèi)部濾袋呈滿天星布列，無(wú)專用氣流通道，氣流的穩(wěn)定性差，阻力大，檢修不便。

扁袋除塵器拉緊的外濾式濾袋，沒(méi)有褶皺，附灰均勻，有專用氣流通道，氣流流動(dòng)通暢，20條左右濾袋組成完整的濾袋模塊，裝在除塵器各室的中部，各室多層疊放，各層清灰的振打錘頭提升機(jī)構(gòu)設(shè)在除塵器外面頂部，濾袋外部和打錘工作區(qū)為塵端空間，是煙氣自灰斗經(jīng)自然沉降后上升到主流的流動(dòng)通道，積灰漏斗在下面。袋口外面為凈端空間，袋口在塵、凈端間隔垂直的密封法蘭上，先放一圈軟墊在除塵器的密封法蘭上，然后推入模塊濾袋組（或名單體箱），再用螺栓壓緊就位，確保嚴(yán)密不漏。高溫除塵各室的進(jìn)口支管上，先裝進(jìn)口閥門，再和凈端下部的灰斗連接，使出口氣流擴(kuò)散較快，又避免了氣流沖刷上部濾袋，上部出口支管上設(shè)三通清灰閥后，再和排風(fēng)總管相聯(lián)，塵、凈端的氣流通道即為停車或運(yùn)行時(shí)分室停風(fēng)的檢修空間。

圓袋除塵器為單個(gè)內(nèi)濾式濾袋滿天星似的布列，塵、凈端不分，也就沒(méi)有專用的氣流通道。流速變化大，因而阻力高，濾袋松馳，存在磨壞積灰和堵塞的危險(xiǎn)，還要增加反吹清灰的風(fēng)量。

過(guò)濾面積相同時(shí)，扁袋除塵器占地小，消耗鋼材少，所具有的相對(duì)過(guò)濾面積較大，因而可以選用較低過(guò)濾速度，既可降低阻力，又可提高過(guò)濾效率，為除塵器大型集約化創(chuàng)造條件。

過(guò)濾面積相同，圓袋除塵器占地耗鋼材比扁袋多的原因是內(nèi)部濾袋布列難以做到合理安排，有些地方派不上用場(chǎng)，浪費(fèi)了占地和構(gòu)筑的鋼材。采用多種參考材料計(jì)算，圓袋除塵器耗鋼材量為扁袋的2.1～2.4倍。

圓袋除塵器的塵、凈端不分，也沒(méi)有專用的氣流通道，致使內(nèi)部流速起伏變化大至10倍，快速流動(dòng)的阻力大，產(chǎn)生的機(jī)械磨損也較大，會(huì)造成濾袋磨損；慢速處易積灰堵塞。

扁袋除塵器占地小，既節(jié)省了占地面積，又節(jié)省了鋼材，內(nèi)部的濾袋布列也合理，氣流流動(dòng)和分配均勻，因而比圓袋的阻力小得多，接近直通流動(dòng)的電除塵器的阻力。造價(jià)也低，除塵效率高的玻纖和滌綸無(wú)紡針刺氈濾料配套使用于高溫或常溫環(huán)境非常適宜。

柔性濾袋改變?yōu)閯傂院�，將除塵器的優(yōu)越性大幅度提高：機(jī)械振打清灰，清灰徹底均勻，設(shè)備簡(jiǎn)便，清灰效率極高；無(wú)論在常溫或高溫條件下使用，拉緊濾袋承受的應(yīng)力均保持在彈性的范圍內(nèi)，濾袋位置固定，內(nèi)部的流速變化不大，阻力小，消耗電力少，節(jié)能效果優(yōu)于其它袋式除塵器的清灰方法。

眾所周知，墊上柔軟物質(zhì)是減振的好辦法，其可推遲延長(zhǎng)時(shí)間，緩解巨大的作用力，將柔性體濾袋采用簡(jiǎn)便拉緊的辦法，改造為近似剛體，振打的作用時(shí)間就可在停風(fēng)的條件下縮短為0.1～0.2ms，產(chǎn)生的強(qiáng)大瞬時(shí)爆發(fā)力以超高頻均勻傳遞到整個(gè)濾袋，表面附灰層因承受巨大的慣性力而與過(guò)濾表面分離后就自行沉降到灰斗，由此耗能很少就實(shí)現(xiàn)了徹底均勻清灰。

例如：除塵器配套的振打裝置，打錘重7kg，實(shí)測(cè)從振打錘所獲得的振打加速度為3700m/s2（1kg的重力加速度9.8m/s2），按牛頓第二定律，F(xiàn)=MA，振打力的峰值為7×3700=25,900N。振打產(chǎn)生的瞬時(shí)清灰力達(dá)25.9t，極其巨大。

這種極簡(jiǎn)易的組合清灰功效之高，可等同于電除塵器，而壓縮空氣噴吹作用時(shí)間為0.1～0.15s、爆炸時(shí)間為0.1～0.055s均遙不可及，脈沖反吹功效低、耗能高、損壞濾袋、設(shè)備復(fù)雜十分明顯。

3 袋式除塵器的性能

常用的幾種袋式除塵器的主要性能見(jiàn)表1。

上述各式除塵器，均應(yīng)滿足下述要求：

（1）排放濃度限制在50mg/m3以下，預(yù)計(jì)今后更嚴(yán)，振打扁袋可將排放濃度限值調(diào)低到20mg/m3，已普遍選用最新的、除塵效率最高的氈類或復(fù)膜等濾料。

（2）正常運(yùn)行阻力800～1500Pa，最多不超過(guò)2000Pa。

（3）除塵器的塵、凈端隔開(kāi)（即濾袋在花板上安裝），是保持高除塵效率的關(guān)鍵 ，扁袋模塊就位時(shí)有軟墊，并用螺栓壓緊穩(wěn)定不動(dòng)。

綜上表所述，機(jī)械振打扁袋除塵器，徹底解決了脈沖反吹圓袋除塵器在高溫除塵難以跨越的六大障礙：

（1）適應(yīng)大型化要求，是機(jī)械振打扁袋除塵器提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最重要的性能之一。大型化最基本的要求是除塵器占地小，扁袋除塵器比圓袋除塵器占地面積小 4倍多，這就為調(diào)低濾速、選擇附灰層較厚、清灰周期較長(zhǎng)的理想除塵性能創(chuàng)造了條件。附灰層含有反應(yīng)不完全的脫硫劑，比電除塵脫硫率提高10個(gè)百分點(diǎn)。

（2）解決了高溫袋式除塵器清灰難題。由于爐窯排煙所含的煙塵微細(xì)，是在1000℃以上物質(zhì)氣化后冷凝成的微細(xì)而輕的粉塵，對(duì)過(guò)濾表面粘著力強(qiáng)，使附灰層的阻力增長(zhǎng)較快。機(jī)械振打扁袋除塵器主要采用了耐高溫、拉緊使用的玻纖濾料；采取了簡(jiǎn)便的少量低壓反風(fēng)輔助措施，分室停風(fēng)清灰時(shí)就地吸入少量的低壓反風(fēng)，保證清灰該室處于反風(fēng)狀態(tài)（停風(fēng)的負(fù)壓一般為500Pa），濾袋表面的附灰層充氣氣化降低了與過(guò)濾面的粘結(jié)性，并使該室降溫，相對(duì)濕度增加對(duì)清灰有利。機(jī)械振打清灰，爆發(fā)力強(qiáng)大，清灰均勻徹底。

（3）拉緊使用玻纖發(fā)揮了玻纖的優(yōu)點(diǎn)，避免了它的缺點(diǎn)。經(jīng)過(guò)改革的機(jī)械振打扁袋除塵器，實(shí)現(xiàn)了高效率、長(zhǎng)壽命使用玻纖濾料，使高溫除塵的技術(shù)水準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。

（4）采用垂直花板，水平拉緊外濾式扁袋組成組合式模塊，塵端一切落灰毫無(wú)阻礙地直達(dá)灰斗。反吹圓袋由于垂直安裝在水平花板上，濾袋也比較松馳，必須安排人工經(jīng)常清掃水平花板袋口或袋底上的，袋外或袋內(nèi)皺褶夾縫內(nèi)的積灰，而扁袋水平拉緊在垂直花板上，光滑無(wú)折曲，不存在阻礙和堆積灰塵之處，機(jī)械沖擊振打爆發(fā)力大、清灰迅速，自然沉降和清灰的灰塵可直落灰斗。

（5）清灰能源高效用于清灰，濾袋表面毫無(wú)機(jī)械磨損，保證了濾袋的長(zhǎng)使用壽命。使用玻纖針刺氈，耐溫高價(jià)格低、使用壽命長(zhǎng)。

（6）玻纖濾袋模塊式組裝出廠，保持了最佳的原始強(qiáng)度，使用壽命很長(zhǎng)。

機(jī)械振打扁袋由柔性變成了剛性，因而具有了清灰設(shè)備簡(jiǎn)便、清灰能耗效率高的電除塵器的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)比脈沖反吹的耗能大幅減少。

從上述對(duì)比資料可見(jiàn)，脈沖袋式除塵器發(fā)展到現(xiàn)在的低壓脈沖，能耗比高壓脈沖減少到了約1/5，可以采用方便就地設(shè)置的羅茨鼓風(fēng)機(jī)，脈沖配件更集中簡(jiǎn)化。

4 機(jī)械振打扁袋除塵器和脈沖反吹圓袋除塵器的比較

4.1 革新袋型和清灰方法，提高了經(jīng)濟(jì)性和適用性

機(jī)械振打扁袋除塵器和脈沖反吹圓袋除塵器對(duì)比見(jiàn)表2。

4.2 綜合分析

（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫和相同的生產(chǎn)條件下，如常規(guī)濾料、過(guò)濾速度、阻力范圍和清灰徹底，振打扁袋除塵器比反吹圓袋除塵器的除塵效率高0.05%，出口濃度低20mg/m3。主要是由于振打扁袋時(shí)，濾袋上的原始附灰層能較好保持，而反吹圓袋時(shí)濾袋的附灰有直接穿透現(xiàn)象。

（2）濾袋為適應(yīng)高效振打清灰，變?nèi)嵝詾榭嚲o如鼓面的剛性體，這是個(gè)巨大的變化，使清灰能耗降低，不到脈沖噴吹清灰能耗的1/40，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上與脈沖反吹形成了鮮明的對(duì)比。

5 應(yīng)用實(shí)例

以15～20t/h煤粉鍋爐排煙除塵采用的機(jī)械振打玻纖扁袋除塵器為例。振打玻纖扁袋除塵器比脈沖反吹PPS 濾料圓袋除塵器有很大的降耗節(jié)能空間。由于兩種除塵器均可采用高除塵效率的濾料，故減排的效果相同，降耗和節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比如下：

振打扁袋除塵器占地面積為17.43m2，過(guò)濾速度 0.821m/min，過(guò)濾面積1589m2；脈沖反吹圓袋除塵器占地面積53m2，過(guò)濾速度1.1m/min，過(guò)濾面積1185m2。對(duì)比結(jié)果顯示：

（1）圓袋比扁袋占地面積多35.57m2，即多67%；

（2）圓袋比扁袋多消耗鋼材10.5t；

（3）圓袋比扁袋清灰多消耗電力36.65kW（壓縮空氣10m3，約合1kW）；

（4）扁袋比圓袋多消耗濾料404m2 ，由于圓袋的 PPS濾料比扁袋的玻纖濾料貴2倍多，因此扁袋比圓袋節(jié)約濾料費(fèi)用約60%，且圓袋濾料使用壽命最長(zhǎng)為4年，扁袋使用的玻纖濾料壽命已超過(guò)6年；

（5）扁袋的過(guò)濾速度較慢，過(guò)濾面上的附灰層較厚，如用于脫硫排煙除塵，脫硫效率可比電除塵提高10 個(gè)百分點(diǎn)。

鞍鋼首先在軋鋼廠的空氣冷卻通風(fēng)系統(tǒng)完全采用了機(jī)械振打滌綸扁袋除塵器，使用10年來(lái)節(jié)能降耗效益顯著，且濾袋完好；氧氣廠的進(jìn)風(fēng)過(guò)濾也將原先采用的較復(fù)雜的高壓脈沖圓袋除塵器改造替換成低壓，這樣就減少了系統(tǒng)配件復(fù)雜、耗能過(guò)大等缺陷。

變革后的機(jī)械振打式玻纖（滌綸）扁袋除塵器，具備了拉緊扁袋類似電除塵器剛性結(jié)構(gòu)和機(jī)械沖擊振打清灰的條件，較好地解決了脈沖反吹圓袋高溫除塵器視為難題的以上問(wèn)題，除塵系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，基本沒(méi)有易損件，指示儀表和自動(dòng)電控設(shè)備也經(jīng)久耐用，消除了濕泥糊袋問(wèn)題，減少了維護(hù)檢修工作量。

參考文獻(xiàn)：

胡源，陳水著.爐窯排煙高溫袋濾除塵技術(shù)—振打式玻纖（滌綸）扁袋除塵器 [M].北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2008.

(本文作者來(lái)自鞍鋼設(shè)計(jì)研究院)

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