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    袋除塵器技術改造



      目前,袋除塵器在水泥工業中應用非常廣泛,有些袋除塵器由于結構和清灰控制等方面的原因,在運行中經常出現問題,從而影響了整個水泥工藝系統的正常運行。本文以新疆某水泥廠窯尾袋除塵器為例,針對其經常出現濾袋底部破損、運行阻力高等問題,從袋除塵器結構及其他方面進行原因分析,并對其進行了技術改造。

    1 存在的問題

      新疆某水泥廠2500t/d生產線窯尾除塵設備采用的是袋除塵器,該設備的規格及技術參數見表1。

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      自投入運行5個月左右,該袋除塵器開始出現大量的濾袋破損情況,并且破損的部位在濾袋底部(見圖1);同時,運行一段時間后阻力明顯偏高,嚴重影響了窯尾工藝生產系統的正常運行。業主以為原來的濾袋質量不好,又重新更換了一批濾袋,但是袋除塵器運行不久就又出現了相同的問題。

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    2 原因分析

    2.1 濾袋底部破損原因分析

      通過翻閱圖紙資料和現場查看得知,窯尾袋除塵器進氣方式采用的是灰斗進氣,即下進氣方式(見圖2)。當含有灰塵的煙氣從除塵器煙道通過進氣口閥門進入灰斗后,氣流在濾袋間向上運動,通過濾袋的過濾作用,灰塵吸附在濾袋外表面,過濾后的干凈氣體通過凈氣室、出氣口閥門等排放到大氣中。

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      由于袋除塵器采用下進氣方式,氣流是從濾袋底部向上運動的,含有灰塵的煙氣會不停地沖刷底部,時間一長就會造成濾袋袋底破損。另外,由于煙氣從濾袋底部向上運動,濾袋的底部、中部和上部過濾速度會不一樣,并且煙氣中粉塵顆粒粗細有一定分布范圍,在重力作用下會使大部分粗顆粒沉積在濾袋下部而細顆粒沉積在濾袋上部[1](見圖3),從而造成濾袋下部粉塵負荷較大,再加上氣流的不均勻,濾袋會產生晃動,造成濾袋間相互摩擦,從而造成濾袋袋底裙部磨損,見圖1。

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    2.2 袋除塵器運行阻力偏高原因分析

      袋除塵器運行阻力主要由機械阻力和濾袋阻力構成[2]。機械阻力主要取決于除塵器本身的結構[3],濾袋阻力主要取決于濾袋本身的材質和濾袋的清灰效果。除塵器正常運行時的阻力一般在800~1200Pa的范圍內,在濾袋使用壽命后期,運行阻力會有所增加,基本穩定在1500Pa左右。由于袋除塵器前期運行時阻力為1000Pa,基本正常,運行幾個月后阻力才上升到1800Pa,所以基本可以排除袋除塵器結構方面和濾袋材質方面的原因。通過用U型壓力計檢測袋除塵器花板上、下的壓力差值(即煙氣通過濾袋前后的壓力差)發現,這個壓力值在濾袋清灰前后變化不大,基本上判定袋除塵器運行阻力偏高是由于濾袋清灰效果不好造成的。

    2.3 脈沖閥噴吹效果不好的原因分析

      通過現場檢查及分析發現,濾袋清灰效果不好可能是因為脈沖閥噴吹次序不正確、噴吹周期過短及氣路系統設計不合理等原因造成的。

      因為,在現場檢查時發現,許多個分氣箱中氣體壓力非常小,只有0.1MPa左右,根本不能滿足脈沖閥正常工作時所需要的壓力要求0.3~0.5MPa。袋除塵器共有10個室,凈氣室是雙閥結構,即每排噴吹管兩端有2個脈沖閥,每個凈氣室共有11排22個閥。噴吹時,每排的2個脈沖閥一起噴吹,并且相鄰2排脈沖閥也一起噴吹,每次噴吹時共有4個脈沖閥一起工作。這樣的噴吹次序顯然是不合理的,因為每次4個脈沖閥一起工作,耗氣量是非常大的,當脈沖閥動作后,分氣箱壓力下降非常大(一般不應大于0.1MPa),并且在第二組脈沖閥動作前,不能恢復到正常壓力設定值;同時,通過計算得知,所有脈沖閥工作一個循環所需的合理時間(即噴吹周期)是45~60min,而實際上脈沖閥的噴吹周期只有10min左右,明顯太短。再加上氣路系統的主供氣管路直徑是Φ89mm,有點偏小,導致氣路系統在10min的噴吹周期內不能及時向每個分氣箱中補充損耗的氣量,使分氣箱中氣體壓力不能及時恢復到設定值,脈沖閥不能正常工作,最終導致濾袋清灰效果不好,袋除塵器運行阻力偏高。 

      另外,上文中提到,由于除塵器采用的下進氣方式,濾袋下部粉塵負荷較大,上部粉塵負荷小(見圖3)。由脈沖清灰原理可知,吸附在濾料表面的粉塵層粗細顆粒越均勻,則透氣性能和清灰效果越好,顯然圖3所示灰塵的分布是一種缺陷,而且濾袋越長這種缺陷越大[1]。同時,由于清灰時灰塵的沉降方向與氣流方向相反,很容易引起灰塵的二次吸附。所以,除塵器采用下進氣方式也是濾袋清灰效果不好的原因之一。

    3 改造方案

      為了徹底解決袋除塵器濾袋袋底破損、運行阻力偏高等問題,需要從殼體結構、氣路系統和清灰控制等三個方面對原來的袋除塵器進行改造。

    3.1 殼體結構和氣路系統方面

      把袋除塵器的進氣方式改為側進氣方式(見圖4),煙氣從濾袋的側面進入袋室,可以避免含有灰塵的氣流不停沖刷濾袋底部,從而解決了濾袋袋底破損的問題;同時,由于側進氣方式可以使濾袋表面的過濾速度和粉塵顆粒分布更均勻,解決了因濾袋底部灰塵負荷大而導致濾袋袋底裙部破損的問題;并且,由于濾袋表面的粉塵顆粒分布均勻,清灰效果也更好;煙氣從側面進入袋室后,會繼續向濾袋下部運動,這樣,煙氣的流動方向與粉塵的沉降方向一致,從而大大減少了清灰過程中灰塵的二次吸附。

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      殼體及氣路系統的具體改造措施如下:

      1)將靠近煙道兩邊的濾袋抽掉3排,見圖5中虛線區域,與袋室內側板留出一定空間(見圖4),然后把花板孔用鋼板進行密封,防止花板上、下面漏氣;與這3排濾袋相對應的噴吹管的3排噴吹孔也要進行封堵。

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      2)拆除原灰斗內的導流板(見圖2),在袋室和灰斗內增加阻流板(見圖4),改變煙氣的進氣方式,使除塵器的進氣方式改變為側進氣方式。阻流板的安裝位置距離袋室內側板約900mm左右,阻流板與濾袋中心的距離要求至少在250mm以上,防止安裝好后濾袋碰到阻流板。為了防止灰斗內阻流板積灰,阻流板與灰斗壁留有150mm的間隙。

      3)在袋室內側板上開孔,用于煙氣向袋室內流動。開孔的原則:孔的高度從灰斗上沿往上900mm,寬度盡量寬,離立柱兩邊100mm,見圖6。

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      4)拆除原袋除塵器的進氣閥門和出氣閥門(提升閥),減少除塵器本體結構的機械阻力。

      5)將氣路系統的主供氣管道的直徑由Φ89mm加大到Φ114mm,加大氣路系統向每個分氣箱的供氣能力。

    3.2 脈沖閥清灰控制方面

      1)調整脈沖閥的噴吹次序。噴吹時,讓凈氣室每排的2個脈沖閥一起噴吹,每排之間的噴吹順序設定為:1-4-7-10-2-5-8-11-3-6-9,保證每次只有2個脈沖閥同時工作,使分氣箱壓力值在每次脈沖閥動作后下降不超過0.1MPa,在第二組脈沖閥動作前能很快恢復到設定壓力值。

      2)讓煙道左右兩邊凈氣室(見圖5)清灰順序設定為:A1-B5-A2-B4-A3-B3-A4-B2-A5-B1,交替跳躍進行,這樣可以保證左右兩個主供氣管路的供氣是平衡的。

      3)將脈沖閥的清灰周期暫時調整到60min左右,然后根據除塵器運行時的阻力變化情況進一步調整,直至調整到合理的清灰周期。

      4)將離線清灰改為在線清灰。

      經過以上改造,袋除塵器的結構、技術參數有了很大的變化(見表1)。

      從表1可以看出,改造后袋除塵器濾袋的數量為2310條,比改造前減少了330條。雖然改造后的過濾風速為0.98m/min,但由于清灰方式改為在線清灰,沒有了凈過濾風速和毛過濾風速之分,與改造前的凈過濾風速相差不大,因此并不影響除塵器的正常工作運行。

    4 改造效果

      袋除塵器改造完成后,將濾袋全部更新。袋除塵器投入生產正常運行后,其運行阻力基本穩定在1100Pa左右,脈沖閥動作后分氣箱壓力能夠很快恢復到設定壓力值。運行5個月后,抽取檢查部分濾袋,沒有發現濾袋破損的情況。

      目前,這臺改造的袋除塵器已經正常運行了2年的時間,期間沒有再出現過濾袋袋底破損和運行阻力偏高的問題,達到了預期效果。


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