電袋復(fù)合除塵器脈沖閥噴吹性能實(shí)驗(yàn)分析

楊偉興

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量要求的提高，我國(guó)制定的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。自GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行以來(lái)，燃煤鍋爐排放濃度限制為30 mg/Nm3，地方上對(duì)火電廠的排放甚至提出了更嚴(yán)格的限值要求。依靠單一的電除塵技術(shù)已難以保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和高效排放，通過(guò)電除塵技術(shù)捕集粗顆粒，布袋過(guò)濾攔截細(xì)顆粒，1+1＞2的技術(shù)集合能更好地達(dá)成超低排放的目標(biāo)。脈沖噴吹系統(tǒng)是常見(jiàn)的應(yīng)用于袋式除塵器及電袋復(fù)合除塵器的清灰技術(shù)，脈沖閥作為噴吹系統(tǒng)的核心部件，其性能優(yōu)劣關(guān)系到清灰效率和濾袋的使用壽命等。為了研究脈沖閥的噴吹性能問(wèn)題，通過(guò)在大型脈沖噴吹實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)國(guó)內(nèi)外各廠商脈沖閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)脈沖閥的性能進(jìn)行了比較分析。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹

大型脈沖噴吹實(shí)驗(yàn)臺(tái)（圖1）主體長(zhǎng)13 m、寬3.4 m、高12 m，是目前國(guó)內(nèi)最大的脈沖噴吹實(shí)驗(yàn)臺(tái)。實(shí)驗(yàn)濾袋長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)10 m；噴吹管設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)式，最大行噴吹數(shù)量可以在18～35之間自由配備；使用脈沖閥轉(zhuǎn)接頭設(shè)計(jì)，可以在氣包使用各種常規(guī)脈沖閥，整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用噴吹管上設(shè)置壓力傳感器，濾袋上加裝加速度傳感器，通過(guò)計(jì)算機(jī)采樣控制的技術(shù)，構(gòu)成了一整套脈沖噴吹清灰過(guò)程從儲(chǔ)氣罐到濾袋的全程測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，已進(jìn)行了脈沖閥、濾袋、噴吹管等相關(guān)實(shí)驗(yàn)，為噴吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、脈沖閥和濾袋的選型提供了積極的參考和依據(jù)。

圖1 脈沖噴吹實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體實(shí)拍

2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)將通過(guò)脈沖閥的噴吹量、噴吹波形、噴吹管壓力分布、濾袋內(nèi)壓力分布等數(shù)據(jù)對(duì)脈沖閥的噴吹性能進(jìn)行對(duì)比研究。對(duì)五種較為常用的3寸淹沒(méi)式脈沖閥[1]進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，編號(hào)分別為G閥、X閥、D閥、T閥、A閥。在同一位置、同一噴吹管的配置下，通過(guò)特制轉(zhuǎn)接頭更換安裝不同的脈沖閥，在同一噴吹壓力、脈沖閥導(dǎo)通時(shí)間等實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)儲(chǔ)氣罐、氣包及噴吹管上的壓力傳感器、濾袋上的加速度傳感器獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并以此對(duì)比分析脈沖閥的性能。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 噴吹量

設(shè)定噴吹壓力為0.3 MPa，設(shè)置脈沖閥導(dǎo)通時(shí)間為150 ms，固定單行噴吹19條8 m濾袋情況下[2]，采用G閥、X閥、D閥、T閥、A閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得各脈沖閥噴吹量數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 各種脈沖閥的噴吹量

3.2 噴吹波形

設(shè)定噴吹壓力為0.3 MPa，設(shè)置脈沖閥導(dǎo)通時(shí)間為150 ms，固定單行噴吹19條8 m濾袋情況下，采用G閥、X閥、D閥、T閥、A閥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得各種脈沖閥噴吹管內(nèi)壓力波形如圖3所示。

圖3 不同3寸脈沖閥噴吹管壓力波形圖

從圖3五種3寸脈沖閥噴吹管壓力波形比較可知，各脈沖閥膜片開(kāi)啟速度相當(dāng)，而膜片關(guān)閉速度各異，其中A閥與G閥的膜片最快，T閥膜片最慢。

3.3 噴吹氣流在噴吹管內(nèi)形成的壓力分布

采用常用的五種3寸脈沖閥，單行噴吹19條8 m濾袋，噴吹壓力為0.3 MPa，脈沖閥導(dǎo)通時(shí)間為150 ms。測(cè)點(diǎn)布置及噴吹管主要尺寸如圖4所示[3]。

圖4 噴吹管上壓力傳感器分布位置

分別對(duì)五種脈沖閥進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 采用不同脈沖閥測(cè)試時(shí)各測(cè)點(diǎn)壓力值單位：bar

從表中數(shù)據(jù)計(jì)算得出，采用G閥噴吹時(shí)，噴吹管內(nèi)壓力分布首尾壓力峰值相差13.58%，采用X閥、D閥、T閥及A閥時(shí)，前后相差分別為15.06%、13.25%、7.16%與9.55%。由數(shù)據(jù)可知，氣流從氣包流向噴吹管底部的整個(gè)過(guò)程中，氣流壓力受?chē)姶倒艿撞糠獗P(pán)影響逐漸增大，脈沖閥壓力峰值越大，首尾峰值相差越大。

3.4 濾袋壓力分布

設(shè)定噴吹壓力為0.3 MPa，設(shè)置脈沖閥導(dǎo)通時(shí)間為150 ms，采用五種3寸閥、單行噴吹19條8 m濾袋，濾袋材質(zhì)為PPS+PTFE浸漬，測(cè)試濾袋壓力分布，測(cè)試結(jié)果如圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示。

圖5 采用G閥時(shí)濾袋上的壓力分布情況

圖6 采用X閥時(shí)濾袋上的壓力分布情況

圖7 采用D閥時(shí)濾袋上的壓力分布情況

圖8 采用T閥時(shí)濾袋上的壓力分布情況

圖9 采用A閥時(shí)濾袋上的壓力分布情況

從圖中可以看出，五種閥在濾袋上形成的壓力分布情況整體趨勢(shì)是一致的，從濾袋口至下，壓力越來(lái)越小，直到底部，氣體積壓，壓力略微上升。其中T閥和A閥由于在噴吹管上形成的壓力較小，其袋口處壓力比其他脈沖閥也小些。另外，由于T閥的開(kāi)啟時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)得多，其在濾袋底部積壓的壓力明顯大于其他脈沖閥。

4 結(jié)論

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)五種脈沖閥噴吹過(guò)程中在噴吹量、噴吹管內(nèi)壓力波形、噴吹管內(nèi)壓力分布、濾袋上的壓力分布情況四個(gè)方面的性能表現(xiàn)總結(jié)如下：

（1）T閥的噴吹量最大，從圖3可以看出，其噴吹量大是因?yàn)殚_(kāi)啟持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。A閥最小，其他三種閥相差不多。

（2）T閥在噴吹管上形成的壓力最低，且壓力分布比較均勻，即噴射到濾袋的氣量比較均勻。

（3）對(duì)于在濾袋上的壓力分布，G閥、X閥、D閥相差不多，T閥與A閥袋口處壓力比其他三種閥小，T閥的袋底處壓力比其他脈沖閥都大，這應(yīng)該是其開(kāi)啟時(shí)間較長(zhǎng)、壓力積累引起的。

由以上總結(jié)可知，脈沖閥開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間影響到了整個(gè)過(guò)程數(shù)據(jù)，脈沖閥開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其噴吹量大，在噴吹管上形成的壓力峰值小，且噴吹管上各個(gè)噴口的壓力分布較均勻，即對(duì)濾袋的沖擊比較均勻，而濾袋上的壓力最小峰值相對(duì)于其他脈沖閥并沒(méi)有減小，所以適當(dāng)增加脈沖閥的開(kāi)啟時(shí)間對(duì)濾袋整體壽命有一定的益處。