TSLCDM長袋低壓脈沖布袋除塵器及其應用*

陳宜華 陳頌 葛連夢 陳剛剛 趙坤

(安徽工業(yè)大學能源與環(huán)境學院 安徽馬鞍山 243000)

0 引言

目前，脈沖袋式除塵器在電力、冶金、水泥、建材、化工等行業(yè)應用逐漸廣泛[1]。這些行業(yè)在生產(chǎn)過程中會排放大量的煙氣，煙氣中含塵濃度高、粉塵粒徑范圍廣、煙氣波動性大、污染嚴重[2]，脈沖袋式除塵器相比于其它類型的除塵器，具有結構簡單、操作方便、適用范圍廣等優(yōu)點，因而被廣泛應用于這些行業(yè)的煙氣除塵中。這些脈沖袋式除塵器中有許多因運行工況和粉塵特性變化等情況,會存在阻力偏高、濾袋壽命過短、除塵效率降低等問題[3]，出口排放粉塵的濃度無法滿足超低排放的要求。

為了滿足新環(huán)保法要求，本文提出了一種新型高效除塵設備即TSLCDM長袋低壓脈沖除塵器，該除塵器的開發(fā)基于普通的短袋脈沖除塵器。它不僅綜合了分室反吹和脈沖清灰的特點，而且加長了濾袋，充分發(fā)揮了壓縮氣強力噴吹清灰的作用[4]。在清灰強度高的同時還保證了與粉塵過濾不在同一時間進行，避免了粉塵的二次附集，從而提高過濾效率，延長了濾袋使用年限。為了滿足電爐煙塵治理實際條件，該設備不僅電氣控制采用先進的PLC可編程控制還增加了一系列保護、檢測系統(tǒng)，已經(jīng)在泉州市某機械配件公司電爐煙塵治理的項目中成功試驗。

1 除塵器除塵原理及結構特點

1.1 除塵原理

TSLCDM除塵器主要由箱體(分為上、中兩個箱體)、灰斗、清灰和卸灰裝置等構成。在含塵氣體進入各分過濾室時，粒徑大的顆粒粉塵由于進風道內風速的突然下降發(fā)生自然沉降，再經(jīng)過導流系統(tǒng)分離后掉進灰斗中，剩余粉塵在煙氣導流裝置的作用下隨氣流進入中箱體中進行過濾[5]。煙氣在中箱體負壓作用下穿過濾袋進行過濾，凈化后的氣體穿過濾袋進入上箱體通過排氣管道排出，而粉塵無法通過濾袋而吸附在其外表面。在進行過濾的過程中，當濾袋外表面沉積的粉塵不斷增多，除塵器阻力升高到設定的限值時，PLC控制系統(tǒng)獲得壓差計給出的壓差信號后運行清灰程序，開始進行壓縮空氣脈沖噴吹清灰。在脈沖閥打開后，壓縮氣體瞬間依次通過脈沖閥，進入噴吹管后由噴嘴誘導數(shù)倍于噴氣量的空氣噴進濾袋產(chǎn)生強烈的空氣波，造成濾袋由上到下的劇烈膨脹和沖擊振動使其劇烈抖動，形成由內向外的反吹氣流，進行逆向清灰。從而抖掉濾袋表面的粉塵，實現(xiàn)清灰的效果。除塵器工作原理如圖1所示。

(a)除塵原理

(b)清灰原理

1.2 TSLCDM除塵器結構特點

(1)除塵器本體結構框架。結構框架用于支撐除塵器本體、灰斗及輸灰設備等[6]；該除塵裝置結構緊湊，設計合理，密封性能好，操作靈活，維護方便，外形美觀，見圖2。設計、制造均可滿足“脈沖噴吹類袋式除塵器”(HJ/T 328—2006)的規(guī)定要求。

(2)進氣系統(tǒng)。進氣系統(tǒng)包含進風導流板，見圖3。該除塵器進氣系統(tǒng)使單個箱體內的含塵氣體也能夠平均分布，增加布袋的有效過濾面積，同時，大顆粒粉塵被導流系統(tǒng)從含塵氣體中分離后直接掉入灰斗中。進風導流裝置最大限度地降低箱體、過濾室和系統(tǒng)的阻力，從而使進氣系統(tǒng)中的灰塵自然沉降現(xiàn)象減少，避免了過濾袋的碰撞和磨擦，加長了系統(tǒng)和濾袋的使用年限，確保各單元室入口流量不均勻度<5%。

圖2 除塵器箱體和框架

圖3 導流板結構示意

(3)箱體及過濾系統(tǒng)。箱體由上箱體、中箱體和灰斗組成，箱體板外側加強筋，滿足除塵器負壓7 000 Pa時正常工作。過濾系統(tǒng)由濾袋、籠骨和花板組成[7]。除塵器濾袋采用縱橫直列的矩陣排列方式。這種布置合理地利用了箱體空間避免了箱體空間閑置。濾袋的中心距離確保了濾袋間含塵氣體的提升空間，避免了由于濾袋搖晃而可能發(fā)生的碰撞。

(4)除塵器濾料。濾料使用的是中溫超細纖維過濾材料，考慮電爐煙氣的特點，采用性價比高的中溫過濾材料，并對纖維作覆膜及耐酸堿處理，采用水刺和熱熔覆膜工藝，可實現(xiàn)超低排放(排放質量濃度≤10 mg/m3)。該過濾材料在性價比高的基礎上解決了普通濾料因煙氣粉塵粒徑小、附著力大、易腐蝕，清灰困難造成的使用壽命短的問題。

2 TSLCDM除塵器的應用

2.1 試驗系統(tǒng)

長袋低壓脈沖除塵器應用于泉州市某機械配件公司的2套15 t電爐項目，實現(xiàn)電爐使用過程中產(chǎn)生的粉塵徹底完善治理。通過測試除塵效率以及運行阻力，檢測其除塵性能。由于該項目煙氣含塵成分復雜，為了防止大顆粒進入除塵器內部燒壞布袋，所以在除塵器前端加上旋風系統(tǒng)除去大顆粒和火星。其煙氣除塵工藝方案為：電爐的煙氣首先通過管道和火星捕集器,然后進入脈沖布袋除塵器，排出的氣體經(jīng)過過濾后經(jīng)過風機由煙囪排出。并且在除塵器進口處加設溫度自動監(jiān)測系統(tǒng)(冷風閥)，如遇緊急高溫超過布袋承受的溫度時(瞬間180 ℃)，為了保護濾袋不被燒毀，控制系統(tǒng)報警后，冷風閥立即打開引入自然冷風。具體工藝流程見圖4。

2.2 除塵器的設計參數(shù)

電爐使用過程中會排放大量的煙氣，煙氣中含塵濃度高、粉塵粒徑范圍廣、煙氣波動性大、污染嚴重，其塵源特性如表1所示。傳統(tǒng)分室反吹、回轉反吹等袋式除塵器，清灰效果差，不能保證除塵系統(tǒng)的正常運行，且能耗高、占地面積大 、投資高。 TSLCDM除塵器清灰性能好、成本低、節(jié)省能耗、適用范圍廣。在本實驗項目中除塵器設計參數(shù)如表2所示。

圖4 除塵系統(tǒng)工藝流程

表1 電爐煙氣的塵源特性

表2 TSLCDM除塵器的設計參數(shù)

2.3 TSLCDM除塵器性能測試

試驗中的2套15 t電爐共設1個除塵系統(tǒng)，除塵器最大設計風量為360 000 m3/h，考慮到煙氣特殊性以及嚴格的排放標準，為了降低維護成本，過濾風速選0.8 m/min。在脈沖除塵器入口前的水平管道布設2個采樣孔，共設4個監(jiān)測點，除塵器出口后的煙囪上布設2個采樣孔，共4個測點。用YQ-044全自動煙塵測試儀進行測量，檢測頻次為每天2次，連續(xù)檢測2天，檢測結果如表3所示。

從表3的測試結果看， TSLCDM除塵器在該電爐粉塵治理項目中運行效果優(yōu)異。該除塵器在處理風量和進口粉塵濃度不同的工況下，除塵效率均大于99.9%，排出的粉塵質量濃度均小于10 mg/m3，滿足我國環(huán)保法規(guī)定的超低排放的要求，并且除塵器的阻力為891 Pa，節(jié)省了能耗，在煙氣治理行業(yè)中應用前景很廣泛。

表3 TSLCDM除塵器的檢測結果

3 運行中注意的問題

(1)為了避免由于水蒸氣冷凝而堵塞濾袋，長袋低壓脈沖除塵器內的煙氣溫度要高于處理煙氣的露點溫度，電爐煙氣最大露點溫度為55 ℃。

(2)本除塵系統(tǒng)采用埋刮板輸灰機輸灰，收集的粉塵輸送到貯灰倉集中，為了防止粉塵卸灰和往外運輸?shù)倪^程中發(fā)生二次揚塵，需經(jīng)加濕機加濕再往外運。

(3)為了獲得更好的除塵效果以及盡可能降低日后的維護成本，加長濾袋的使用年限，除塵器過濾風速選擇0.8 m/min，入口煙塵溫度小于180 ℃。

4 結論

在傳統(tǒng)的短袋脈沖除塵器的基礎上，開發(fā)的一種新型高效TSLCDM長袋低壓脈沖除塵器，通過現(xiàn)場應用測試除塵器的除塵性能。 結果表明，該除塵器的除塵性能優(yōu)異，達到了電爐項目煙氣治理的要求，在工業(yè)煙氣治理項目中具有廣闊的應用前景。

(1) TSLCDM大型高效長袋低壓脈沖除塵器進氣口粉塵的質量濃度為44 725 mg/m3，出口處排放的粉塵質量濃度約5.54 mg/m3，小于10 mg/m3，除塵效率達到了99.99%，除塵效果顯著，達到了我國《環(huán)保法》污染源的超低排放標準要求，具有很好的環(huán)境效益。

(2)該除塵器不僅兼具分室反吹和脈沖清灰的優(yōu)點還增加了濾袋長度，最大程度地發(fā)揮了壓縮空氣強力噴吹清灰的作用。降低了除塵器阻力增加了濾袋的使用年限，該除塵器的系統(tǒng)阻力為891 Pa，濾袋的平均使用壽命為2 a以上，節(jié)省了能耗，減少了維修費用，實用價值高。

(3)該除塵器采用中溫超細纖維濾料，并對纖維做覆膜及耐酸堿處理，采用水刺和熱熔覆膜工藝，可實現(xiàn)超低排放(排放質量濃度≤10 mg/m3)，濾袋長達6.6 m，是同類型除塵器濾袋的2～3倍，減少了占地面積，節(jié)省了投資費用。