旋噴布袋除塵器設(shè)計(jì)淺談
摘 要：旋噴布袋除塵器是作為半干法脫硫后除塵的主要設(shè)備。它的結(jié)構(gòu)特殊性使得其更適合于高濃度粉塵的處理。旋噴除塵器比傳統(tǒng)的行噴吹布袋除塵器在結(jié)構(gòu)上更加緊湊，相同的面積上能比行噴吹布袋除塵器處理更多的煙氣量。它在粉塵沉降上有更大的沉降空間，容易實(shí)現(xiàn)粉塵的預(yù)沉降。它的超低壓旋轉(zhuǎn)噴吹技術(shù)能確保清灰時(shí)，壓縮空氣對(duì)濾袋過(guò)濾纖維層的膨脹影響最小，使得過(guò)濾的精度更高，能實(shí)現(xiàn)半干法脫硫后的粉塵超凈排放（＜5mg/Nm3）。該文介紹了旋噴布袋除塵器的組成，提供了設(shè)計(jì)上的一些關(guān)鍵技術(shù)。
關(guān)鍵詞：旋噴布袋除塵器 噴吹管 旋噴裝置 清灰系統(tǒng) 灰斗流化風(fēng)
結(jié)構(gòu)組成
旋噴布袋除塵器一般是由煙氣進(jìn)口、鋼架、灰斗、中箱體濾袋室、上箱體凈氣室、旋噴裝置、布袋清灰系統(tǒng)、灰斗流化風(fēng)系統(tǒng)及灰斗流化布輸送裝置、灰斗蒸汽加熱系統(tǒng)等組成。
關(guān)鍵技術(shù)
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- 煙氣流速控制技術(shù)
煙氣進(jìn)入旋噴布袋除塵器的流速需要進(jìn)行控制，以保證除塵器的最佳運(yùn)行效果和排放指標(biāo)。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入中部箱體的流速一般控制在3~4m/s范圍內(nèi)，在這個(gè)速度區(qū)間，高濃度粉塵的大顆粒粉塵將沉降到下部的灰斗中。煙氣流在中箱體濾袋室向上運(yùn)動(dòng)的速度0.8~1.2m/s，這可以保證在清灰時(shí)，堆積的粉塵下落時(shí)，不會(huì)被上升的煙氣流托起并重新吸附在濾袋外表面。濾袋底部距離煙氣進(jìn)口上表面的高度一般維持在3~4m高度，以保證有充足的粉塵自由沉降空間，能讓煙氣中大部分大顆粒粉塵和小顆粒粉塵自沉降到灰斗中，減輕濾袋的過(guò)濾負(fù)荷。煙氣流速控制技術(shù)主要是對(duì)旋噴除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了相關(guān)的要求。
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- 花板布置技術(shù)
旋噴除塵器一般設(shè)為若干個(gè)倉(cāng)，每個(gè)倉(cāng)都有一個(gè)單獨(dú)的旋噴裝置和單獨(dú)的花板布置。花板布置濾袋孔以凈氣室單倉(cāng)室花板平面中心點(diǎn)（旋噴裝置下部轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心） 為圓心，依次分為第一環(huán)、第二環(huán)、到最外側(cè)第N環(huán)。環(huán)間距為固定值。最內(nèi)側(cè)環(huán)布置的花板孔最少，最外側(cè)環(huán)布置的花板孔最多。花板孔為橢圓形魯奇結(jié)構(gòu)，孔與孔邊緣的距離恒定。為了保證安裝精度和與濾袋安裝的密封效果，一般采用激光切割技術(shù)，這樣可以保證孔邊緣的粗糙度在6.3μm范圍內(nèi)?；ò蹇淄庑纬叽绯Ｒ?guī)控制在 168mm×78mm，并成為旋噴除塵器的行業(yè)標(biāo)配之一。
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- 旋噴裝置設(shè)計(jì)技術(shù)
旋噴裝置技術(shù)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和噴吹管技術(shù)。
旋噴裝置采用的是模糊噴吹策略。運(yùn)行時(shí)，在某一噴吹時(shí)刻，羅茨風(fēng)機(jī)提供的壓縮氣流可能會(huì)噴到濾袋袋口， 也可能會(huì)噴到花板上。在外面的操作者看來(lái)，是不能確定
旋噴裝置噴吹的準(zhǔn)確位置的。旋噴是靠概率理論來(lái)完成噴吹作業(yè)，保證噴吹效果。且由于噴吹脈寬的設(shè)置，在某一噴吹脈寬內(nèi)，噴吹氣流可能會(huì)噴吹花板后又劃入某一濾袋口噴吹。這種噴吹方式與傳統(tǒng)的行噴吹是完全不同的。
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- 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置
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該裝置（圖1）在組成上主要包括減速電機(jī)、旋轉(zhuǎn)配對(duì)大小齒輪組、固定齒輪箱、齒輪箱上部的儲(chǔ)氣罐脈沖閥組件、齒輪箱下部的與大齒輪一同轉(zhuǎn)動(dòng)的中間管、下部轉(zhuǎn)動(dòng)支撐裝置及上部固定管與中間管之間的轉(zhuǎn)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。考慮到結(jié)構(gòu)形式及承載，大齒輪采用回轉(zhuǎn)支承結(jié)構(gòu)。大齒輪外側(cè)為活動(dòng)端，內(nèi)測(cè)為固定端。大齒輪活動(dòng)端帶動(dòng)固定在其上的中間管組件一同緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，提供給清灰的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。大齒輪一般都很大，其分度圓直徑有時(shí)候可以達(dá)到550mm， 內(nèi)徑也能達(dá)到440mm以上，以方便中間導(dǎo)氣管穿過(guò)。大小齒輪加工精度要求很高，齒輪齒面粗糙度一般要求3.2μm。減速電機(jī)一般采用蝸桿蝸輪減速電機(jī)，電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速一般為1~1.2r/min，電機(jī)功率一般為0.18kW左右。
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- 噴吹管技術(shù)
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與傳統(tǒng)的行噴吹布袋除塵器不同的是，旋噴噴吹管一般為方形結(jié)構(gòu)，且越靠近中間導(dǎo)氣管，截面積越大，越遠(yuǎn)離中間導(dǎo)氣管，截面積越小，這符合噴吹氣量變化性的要求。噴嘴為扁平狀結(jié)構(gòu)，適合于對(duì)橢圓形濾袋進(jìn)行噴吹。噴嘴出口截面尺寸一般為76mm×12mm，不論與中間導(dǎo)氣 管距離的遠(yuǎn)近。這形成旋噴行業(yè)的標(biāo)配結(jié)構(gòu)之一。應(yīng)當(dāng)注意：噴嘴長(zhǎng)端與濾袋孔長(zhǎng)端平行。
考慮到穩(wěn)定性要求，每個(gè)旋噴結(jié)構(gòu)一般配置3~4個(gè)噴吹管，最常見(jiàn)的是4個(gè)配吹管結(jié)構(gòu)。噴吹管與中間導(dǎo)氣管用法蘭連接固定，遠(yuǎn)離中間導(dǎo)氣管的末端用拉桿與中間導(dǎo)氣管頂部連接，起到增強(qiáng)噴吹的穩(wěn)定性作用。單個(gè)噴吹管的噴嘴設(shè)置也是有特助要求的，需要4個(gè)噴吹管協(xié)作，通過(guò)概率論，達(dá)到每個(gè)橢圓形濾袋都能均勻受到噴吹氣流的清灰。基于這種狀況考慮，噴吹管組中，可能只有一只噴吹管在靠近中間導(dǎo)氣管的第一個(gè)位置設(shè)置有噴嘴，其他都沒(méi)有設(shè)置。依次類(lèi)推，第二個(gè)噴嘴或許在另外一只噴吹管上，
50 科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
工 業(yè) 技 術(shù)
2020 NO.04 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
圖1 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖
科技資訊
而其他噴吹管都沒(méi)有設(shè)置。隨著距離中間導(dǎo)氣管越來(lái)越遠(yuǎn)，根據(jù)概率論的要求，則所有噴吹管設(shè)置噴嘴的概率增大。直到最后幾個(gè)靠近邊緣的濾袋環(huán)，則幾乎每個(gè)噴吹管都設(shè)置該環(huán)的噴嘴。因此，根據(jù)概率論及平均噴吹原則， 單個(gè)旋噴裝置所能達(dá)到的最大噴吹環(huán)數(shù)是有上限的，設(shè)計(jì)上需要合理考慮旋噴的能力。
如果處理較大的煙氣量，采用更多的濾袋，則考慮增加旋噴機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)分倉(cāng)室旋噴清灰的技術(shù)。
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- 清灰系統(tǒng)技術(shù)
采用了低壓力的羅茨風(fēng)機(jī)提供約40kPa的壓縮氣流來(lái)滿足旋噴裝置的清灰氣流流量要求。傳統(tǒng)行噴吹提供的壓縮空氣壓力約為0.3MPa（30 0kPa）。因此，旋噴清灰是超低壓清灰，基本上不會(huì)造成濾袋的瞬時(shí)膨脹，纖維瞬時(shí)舒張，局部細(xì)微粉塵逃逸的狀況，能實(shí)現(xiàn)噴吹時(shí)的超精密過(guò)濾。旋噴清灰的機(jī)理是噴入濾袋的超低壓氣流造成濾袋的瞬時(shí)抖動(dòng)，從而使粉塵層脫落。羅茨風(fēng)機(jī)在設(shè)置上一般是一用一備（根據(jù)清灰氣量需要確定）。由于羅茨風(fēng)機(jī)一直在運(yùn)行中，清灰系統(tǒng)卻不一定在運(yùn)行中，為了防止羅茨風(fēng)機(jī)出現(xiàn)事故，需要設(shè)置安全閥及消音器，保證羅茨風(fēng)機(jī)多余的氣量通過(guò)安全閥釋放，通過(guò)消音器消音，達(dá)到環(huán)保要求。根據(jù)工況不同，建議壓縮氣流經(jīng)過(guò)加熱裝置加熱至90℃后送入旋噴系統(tǒng)。
清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括儲(chǔ)氣罐的選擇、脈沖閥的選取，這兩者都與噴吹管?chē)娮鞂?duì)應(yīng)的噴吹面積有一定的關(guān)系。確切來(lái)說(shuō)，根據(jù)噴吹管?chē)娮斓拿娣e，確定清灰設(shè)備中間導(dǎo)氣管總管的截面面積，根據(jù)總管的截面面積確定脈沖閥的尺寸，根據(jù)脈沖閥的噴吹氣量確定本身的儲(chǔ)氣罐的大小。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)原則，總管截面積一般為噴嘴截面積之和的2~2.5倍。儲(chǔ)氣罐規(guī)格一般為脈沖閥一次噴吹氣量的 5~7倍。
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- 流化風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)
旋噴除塵器一般是為半干法脫硫配置，其灰斗采用船型灰斗，底部接流化布，將循環(huán)灰送入脫硫塔。因此，需要對(duì)流化布裝置提供壓縮氣流來(lái)流化積灰。采用羅茨風(fēng)機(jī)
提供流化風(fēng)，壓力一般為40kPa，流量根據(jù)工況確定。對(duì)于流化風(fēng)用量，一般有如下公式：
R=60QBL /1000
式中，R為耗氣量，單位m3/h；Q 為單位面積耗氣量，單位m3/m2·min，Q =1.5~2.0；B 為氣化布寬度，單位mm；L為氣化布長(zhǎng)度，單位m。
根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁睾同F(xiàn)場(chǎng)工況的不同，有的時(shí)候，需要考慮羅茨風(fēng)機(jī)出來(lái)的流化風(fēng)經(jīng)過(guò)加熱裝置加熱至90℃后才能輸送到流化布裝置，防止低溫氣體進(jìn)入流化布，其中的水汽冷凝造成流化布糊住失效的現(xiàn)象，這一點(diǎn)對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行十分重要。
結(jié)語(yǔ)
旋噴布袋除塵器一般是配套半干法脫硫除塵工藝的首選除塵設(shè)備。它的超低壓噴吹技術(shù)和旋噴技術(shù)及流化灰輸送技術(shù)保證了整個(gè)除塵器性能的穩(wěn)定和滿足CFB系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。由于其結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)的行噴布袋除塵器有較大的差異，因此，在設(shè)計(jì)旋噴布袋除塵器時(shí)，除了要考慮其結(jié)構(gòu)上有足夠的大顆粒粉塵預(yù)沉降空間外，還要考慮花板的布置方式，旋轉(zhuǎn)清灰設(shè)備的結(jié)構(gòu)方式及噴吹管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要注意噴吹清灰的壓縮空氣要求，只有注意了這些要點(diǎn)，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)好的旋噴除塵器。
參考文獻(xiàn)
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