生物质锅炉布袋除尘器结构设计知识

生物质锅炉布袋除尘器结构设计

1、除尘器处理风量（过滤面积）设计

处理风量Q=过滤面积S*过滤风速V*60

处理风量（过滤面积）决定着除尘器的规格大小。处理风量一经确定,即可根据确定的过滤风速来决定所必须的过滤面积。考虑今后工艺变化,风量设计指值在正常风量基础上要增加5%～10%的保险系数,否则今后一旦工艺调整增加风量,除尘器的过滤速度会提高,从而使设备阻力增大,甚至缩短滤料使用寿命,也将成为其他故障频率急剧上升的原因,但若保险系数过大,将会增加除尘器的投资和运转费用；

由于布袋除尘器过滤风速一般采用1.2—2.0m/min是比较合理的，设计的处理风量以6000 m3/h为准，计算出过滤面积为不低于80 m2

4.2、选取过滤风速

过滤风速是影响袋式除尘器性能的重要因素。过滤风速是指单位时间每平方米滤料表面积上锁通过的空气量。

根据公式，过滤风速： F=L/V*60

m³/min·㎡ (1)

式中 L——处理器处理风量，m³/h；

F——过滤面积，㎡。

选用较高的过滤风速可以减小过滤面积，使设备小型化。但是会使设备阻力增大，除尘效率下降，并影响滤袋的使用寿命。每一个过滤系统根据它的清灰方式、滤料、粉尘性质、处理气体温度等因素都有一个最佳的过滤风速。一般细粉尘的过滤风速比粗粉尘低。设计是可参考表3.1确定[18]。

表3.1 袋式除尘器推荐的过滤风速（m/min）

由经验可选取，脉冲除尘器处理轻小颗粒粉尘的过滤风速为1.0—1.25m/min。

4.3 滤袋规格的选取

滤袋的规格尺寸：

外滤式圆形滤袋的直径为114～200mm，长为2～9m，常用的规格为直径120～160mm，长度为2～6m。常用规格的滤袋见表3.2.

表3.2 圆形滤袋规格/mm

由于本设计采用的是外滤式圆形滤袋，选取滤袋直径D为130mm，为了保证除尘器的稳定性，减小占地面积，取长L为2.45m。

由公式（1）可得：

m²

F=83.33 m²

据公式

(2)

所需滤袋条数为：

N=83.3条

取N

81，则实际过滤风速1.234m/min，还能满足要求

实际过滤面积为F= 81.01m2。

滤袋规格：Φ130*2450 共81条布袋。

4.4 滤袋滤料的选取

4.4.1、使用温度

烟气从冶炼炉出来进入冷却塔或者热能发电，经管道进入除尘器粉尘及烟气温度已经降到120度以下。可直接进入除尘器。

4.4.2、气体成分

主要考虑酸碱度，含水分，粘度，可燃可爆或者易燃易爆等因素，决定滤料、除尘器壳体材质及防腐等选择所必须考虑的因素。

从现场情况看，粉尘烟气比较干燥，可使用布袋，但是需使耐酸耐碱防水解抗氧化材料。

4.4.3、入口含尘浓度

入口含尘浓度常以标态体积含尘质量表示,就入口含尘浓度,除尘器设计时要作如下考虑

(1) 设备阻力和清灰周期。入口含尘浓度增大,相同过滤面积情况下,设备阻力也增加,为维持一定的设备阻力, 清灰周期也相应缩短；

阻力及清灰的周期在调试时候根据现场数据调节。

(2) 预除尘器及过滤风速。在入口含尘浓度很高的情况下,应设计较低的过滤风速及设计预除尘器；

4.5 喷吹管的设计计算

4.5.1喷吹管的设计计算

喷吹管是一根无缝耐压管，上面按滤袋多少开有若干喷吹空口。喷吹管的技术要点在于喷吹管直径、开孔数量、开孔大小及喷吹中心到滤袋口的距离要相互匹配。如果设计或需用不当会影响清灰效果。为保证清灰效果，这些参数可以通过实验确定，也可以通过实践经验选取。一般认为喷吹空口应小于18个，开孔为

8～32mm，喷吹管距大口200～400mm为宜。

根据经验，每个喷吹管可以喷吹3～40㎡的滤袋面积，5～16条滤袋。优良的诱导器可适当增加过滤面积和滤袋数量。本除尘器使用81条滤袋，可按9×9布置，即每个喷吹管喷吹9条滤袋。每两条滤袋之间的距离等于滤袋的半径，即65mm。喷吹管需向滤袋中喷入气体，故喷吹管之间的距离为195mm。每个开孔距离随着距脉冲阀距离的增大而减小，即距脉冲阀越远的喷吹孔孔径越小。喷吹管的长度为l1＝100＋9×195＋100＝1955mm。

4.5.2除尘器脉冲喷吹三要素：压力、周期、时间

脉冲布袋除尘器的清灰系统主要是由三个要素所撑控，那就是喷吹压力、喷吹周期和喷吹时间，这三个参数的设定直接影响着除尘器的运行。下面我们详细了解一下这三要素的技术参数。

　　喷吹压力

　　喷吹压力是指脉冲喷吹的压缩空气压力，喷吹压力越大，诱导的二次气流越多，形成的反吹气速越大，清灰效果越好，袋滤器压力下降越明显。图6为对由QMF—100型电磁脉冲阀组成的喷吹系统的测定结果。由图6可见，在袋式除尘器压降限定后，喷吹压力越高，处理能力越大。在喷吹间隔及喷吹时间不变的情况下，喷吹压力增加，允许入口含尘浓度可以相应提高。但喷吹压力过高，也会出现过度清灰现象，反而影响净化效率，即袋式除尘器出现瞬间“冒灰”现象，同时耗气量增加，浪费能源。由此可见，喷吹压力过低或过高都会影响过滤效果。试验表明，压缩空气的压力相当大的一部分消耗在克服喷吹系统本身的阻力上，其数值可达0.2MPa以上，其中脉冲阀的阻力占很大部分。近年来出现几种低阻脉冲阀，如直通脉冲阀和双膜片低压脉阀等，由于其内阻降低很多，也使喷吹压力相应降低，即低压喷吹系统，喷吹压力最低可达0.2MPa—0.3MPa。此外，加大气包及喷吹管直径，以喷嘴代替喷孔等均可降低喷吹压力。DMF—F属于低压脉冲阀，而DMF—Z为高压脉冲阀，它们本身的压力损失不同，要求喷吹压力也应不同。喷吹压力除了考虑脉冲阀阻力外，还应考虑滤袋长度，短滤袋采用低的喷吹压力，长滤袋喷吹压力要相应增大。对于滤袋长为2000mm、低压直通脉冲阀，喷吹压力0.45MPa—0.55MPa。扁袋除尘器一般采用高压角式脉冲阀，喷吹压力可适当提高到0.6MPa。

　　喷吹周期

　　喷吹周期的长短直接影响到除尘器的压降。对采用定时控制的脉冲袋式除尘器，喷吹间隔由脉冲控制仪设定，定时喷吹（开环控制）。通过调整脉冲间隔，可使除尘器压降基本保持在稳定状态下运行。在不影响正常运行的条件下，应尽量延长脉冲间隔，这样可以减少压缩空气耗量，还可以减少脉冲阀膜片及滤袋的损坏，延长使用寿命。延长喷吹间隔，喷吹系统耗电量虽然少了，但由于除尘器压降增加过多，会增加引风机的耗电量。

　　喷吹时间

　　喷吹时间(又称脉冲宽度)即脉冲阀开启喷吹的时间。一般喷吹时间越长，喷入滤袋内的压缩空气量也越多，清灰效果好。但喷吹时间增加到一定值后，对清灰效果的影响并不明显。图7为QMF—100型脉冲阀在过滤速度和入口含尘浓度一定时，不同喷吹压力下，喷吹时间和除尘器压降的关系。开始，随喷吹时间的增加，除尘器压降下降很快，而喷吹时间达到一定值时，压降下降很少，但压缩空气量却成倍增加。因此想通过调节喷吹时间来降低除尘器的压降是有限的，一般喷吹时间在0.1s—0.2s，通常取0.15s。

4.6、 脉冲阀的设计计算

本除尘器使用的是脉冲喷吹，喷吹压力为0.5～0.7MPa，且为逆喷，喷吹气体运动方向和净化后气体的运动方向相反。脉冲阀是脉冲喷吹清灰装置的执行机构和关键部件，主要分直角式、淹没式和直通式三类，每类有6个规格接口从20～76mm(0.75～3in)。每个阀一次喷吹耗气量30～600m3/min(0.2～0.6MPa)。淹没式脉冲阀采用淹没于气包中的安装方法，故称淹没式。它与其他结构形式比较，减少了流道阻力，降低了喷吹气源压力，因而能适用于压力低的场合，且可降低能源消耗和延长膜片寿命。脉冲喷吹周期为1min，每次喷吹时间为0.1s。

参考其它设计计算，本设计中每根喷吹管喷吹9条滤袋，由于喷吹气体喷吹一排滤袋时，其它脉冲阀都处于关闭状态，故可使用9个脉冲阀，即气体一次喷吹通过一根喷吹管到每排滤袋，则需要选择脉冲阀的型号。

每排滤袋在0.1s通过的风量为Q1，则有：

L

而喷吹气体量为通过风量的2～3倍，故按照规格标准，选用的脉冲阀型号为SYKL-J76，其喷吹耗气量为170L/次。

SYKL-Y型淹没式脉冲阀技术参数如下：

a．适应环境：温度为-10～+55℃；湿度为相对湿度不大于85%。

b．工作介质：清洁空气。

c．喷吹气源压力：推荐使用0. 5～0.7MPa。

d．喷吹气量：在喷吹气源压力为0.25MPa，喷吹时间为0.1s时，喷吹气量见表3.3。

表3.3 耗气量表

SYKL-J76，其喷吹耗气量为170L/次。22个脉冲阀，每分钟喷吹两次，消耗压缩空气量0.34/min。

一个脉冲阀管的过滤面积：

e．电磁先导阀工作电压、电流：DC24V，0.8A；AC220V，0.14A；AC110V，0.3A。

4.7、 花板的滤袋分布及检修门的大小数量

在花板设计中主要是布置滤袋的距离，该间距与袋径、袋长、粉尘性质、过滤速度等因素有关。如果袋与袋之间的距离太靠近，滤袋底部相互碰撞摩擦，在运行几个月内部分滤袋底部破裂，还会令箱体内气流上升速度太快，导致烟尘排放量增加，滤料的局部过滤负荷太高和清灰力度不足。如果距离太大，则占地面积增大，会使成本上升，设计出的除尘器不经济。

根据经验，袋与袋之间的边缘距离应该至少是滤袋本身直径的0.4倍。滤袋采用9×9的布置，即每排9条滤袋，共9排。滤袋之间的距离为滤袋直径的0.4倍，然后把滤袋固定在花板上，滤袋内部采用笼骨结构。

在上箱体的空间内，布置2个检修门，采用1×2的布置，每排1个检修门，门的规格为500×300mm²，左侧安装脉冲阀。

4.8 除尘器外形尺寸的确定

脉冲袋式除尘器的进气位置有多种，大中型脉冲除尘器多采用下进气，进气其原因是关断进气口阀比较方便。中小型除尘器有的采用中部进气，有的采用上部进气。本设计中采用下进气，即逆喷方式喷入气体。

除尘器外形设计成长方体，其中长度为：共有9排，每排之间距离为195mm，两边的最边上滤袋距最边上距离为400mm，则有195×9+400×2=2155mm；

宽度为：每排滤袋数为9条，左边第一条滤袋距进风口距离为1100mm，最边上滤袋距两边距离为270mm，则3125mm；

高度为：最上部梯子栏杆高度为1200mm，出风口高度为400mm，固定滤袋的空间高度为2450mm，下面卸灰阀高度为2000mm，距地面高300mm，则总高度为6350mm。

因此除尘器的外形为2155*3125*6350mm。

4.9 进、出风口管径的设计计算

由于进风口处粉尘浓度较大，为了防止粉尘的沉积，因而风速较高，可选取为16～20m/s；经过除尘器净化后，出风口处粉尘浓度很小，风速可以取小一些[19]。

根据公式：

m3 （3）

m

m/s

选取进风口风速为18m/s，则进风口管径：

D=0.34 m

参考通风管道统一规格，取进风管的管径为D进=350mm。

则此时进风管风速为：

V=17.32m/s

选取出风口风速为12m/s，则出风口管径为：

D出=0.42m

参考通风管道统一规格，取出风管的管径为D出=450mm。

则此时出风管风速为：

V=10.48m/s

4.10 外壳结构分布及计算

进风口位置：进风风管中心线距箱体下面的梁的距离为300mm，进风风管管径为350mm（上一步一算出）；

出风口位置：两个风管中心线的距离为2950mm，出风风管管径450mm；

气体分布板：大中型袋式除尘器进气量大，进气速度快（粉尘浓度大，为了保证粉尘不会在管道中沉积），气流的流线形状复杂，所以要充分考虑气体均与分配问题，这一点对脉冲袋式除尘器尤为重要，如果气流分布不均匀往往造成滤袋下部碰撞和过早损坏。当进气口从除尘器下部进入时可在灰斗上设置分布办，使含尘气体均匀到达每个滤袋。本设计中，挡板距箱体左边的距离为1100mm。这样可以使气体均匀的通过滤袋，提高净化效率，同时保护滤袋，减小磨损，延长滤袋使用寿命。

4.11、清灰方法

在线清灰和离线清灰。脉冲布袋除尘器可采用在线清灰和离线清灰两种方法。在线清灰是指在进行脉冲喷吹时,布袋仍然进行含尘气体过滤,在线清灰过滤及清灰时对系统波动影响小,但清灰不彻底,不能在线检修。离线清灰是指把除尘器内部分成若干个过滤室,每个袋室的净气室上独立安装离线阀、气缸和电磁脉冲阀等压缩气控制系统,在对每个过滤室进行脉冲清灰喷吹前,通过离线阀首先关闭这个袋室,使该滤室在没有烟气过滤情况下进行清灰,因此离线清灰效果更彻底,且能在线检修,缺点是增加离线机构、造价高、清灰时对系统烟气波动有影响等。

本系统采用在线行喷吹脉冲清灰方式。