礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器的設計與應用

 

礦渣單獨粉磨已被不少水泥廠和粉磨站采用，礦渣粉磨系統廢氣中含有一定的水氣，且礦渣微粉的粘性大、粉塵剝離性差，對它進行凈化處理也比一般廢氣難度更大。該除塵器采用高壓離線行噴脈沖清灰方式，確保每條濾袋清灰*，設備阻力低，且離線清灰方式使得系統阻力穩定，在一定程度上緩解了礦渣粉磨系統高阻力的矛盾，實現了收塵器、低阻、安全運行，在相當長的時間內能滿足不斷提高的環保新標準的要求。

礦渣微粉要達到的一定的比表面積，其潛在活性才能有所發揮，國內礦渣微粉生產線制備目前一般采用球磨、立式磨和臥輥磨，礦渣粉磨系統的廢氣中含有的粉塵具有以下特點：

1、粒度細，礦渣微粉的比表面積要求達到400m²/kg以上，產品>45μm的篩余一般<2%，3～30μm的含量為65%～70%，<5μm的含量一般≥20%；

2、礦渣粉塵比重輕，密度為2.80～2.90Kg/m³；

3、粉塵的粘性大、剝離性不好等特點；

4、含塵氣體具有一定的溫度，一般為60～110℃；

5、含塵氣體具有一定的濕度，濕含量為5～8%，露點一般為40～55℃。

1、工作原理

（1）、過濾：在系統主風機的作用下,含塵氣體從除塵器的進風口進入,在擋流板作用下,便轉向流入灰斗。同時，由于流速減慢，加上慣性及粉塵的自重作用，較粗顆粒粉塵直接落入灰斗，起到了預收塵的作用。有利于提高濾袋的使用壽命。其它較輕細粉塵隨氣流向上并吸附在濾袋的外表面上，經濾袋過濾后干凈的氣體進入上箱體凈氣室并匯集由出風管排出。灰斗中的粉塵定時或連續由排灰裝置卸出。

 

（2）、清灰及自動控制

隨著過濾工況的不斷進行，濾袋外表面上的粉塵越積越多，設備的運行阻力逐漸增加，為了保證系統的正常運行，除塵器阻力的上限通常維持在1200～1600Pa范圍內，當超過此限定范圍，由清灰控制器定時或定阻地發出指令，也可用手動來進行三狀態清灰。

本除塵器采用循環分室離線脈沖清灰方式，其清灰過程是清灰控制器發出信號，首先令一個袋室的提升閥關閉以切斷該室的過濾氣流，然后打開脈沖閥，在極短的時間（0.1～0.2秒）向箱內噴入0.4～0.6MPa的壓縮空氣。壓縮空氣在箱內高速膨脹，使濾袋產生高頻振動變形，再加上逆氣流的作用，使濾袋外表面所附的塵餅變形脫落。在粉塵充分沉降后，提升閥打開，此室再次進入過濾狀態，而且避免了噴吹清灰后產生的粉塵二次揚塵。經一定的時間間隔后再對下一室離線清灰，如此逐室循環清灰。

2、除塵器清灰方式的研究

目前脈沖袋收塵器清灰方式分行噴脈沖噴吹清灰和氣箱脈沖清灰兩種方式。這兩種清灰方式特點如下：

行噴脈沖噴吹清灰方式：清灰動能大，能逐排均勻地對收塵器內部濾袋每條實現*清灰，運行阻力小、濾袋可以較長（可超過6m）且長徑比大，體積小、占地面積少、重量輕。

氣箱脈沖清灰方式：清灰動能較大，由于采用一至二只脈沖閥給一個袋室清灰，要保證清灰干凈，袋室不能太大,濾袋也不能太長。大型氣箱脈沖收塵器濾袋數量多,占地面積大。采用離線清灰方式，但設備內負壓較大時，不易實現不停機在線檢修、換袋。

通常按氣源壓力將脈沖噴吹清灰分為高壓脈沖噴吹清灰和低壓脈沖噴吹清灰，本項目選氣源壓力范圍為0.4～0.6Mpa，即高壓脈噴清灰﹐其依據如下：

①高壓清灰更*，所需清灰次數少，節約高壓氣源，帶入外部壓縮空氣少，減輕收塵器尾排風機負荷，因而能耗低，運行費用少。

②水泥廠常用收塵器所用壓縮空氣氣源壓力范圍為0.4～0.6Mpa，便于統一管理等。

③高壓清灰用zui少的壓縮空氣誘導較多的經過濾后的干凈熱氣清灰，有利于設備抗結露。

過濾風速是指單位時間內單位面積濾布上通過的氣體量。過濾風速是袋收塵器的一個重要技術參數，過濾風速的大小直接影響袋收塵器的設備投資，運行費用，使用效果等。袋收塵器過濾風速取決于濾袋材質、處理含塵氣體性質（粉塵顆粒大小、溫度、濕度、易燃易爆性、粉塵粘結特性等）和排放要求等。過濾風速過大，阻力高，排放濃度高，濾袋壽命段。過濾風速過小，除塵器體積大，設備投資高。

袋收塵器過濾風速計算公式為：V=k×Q/60F

式中 V---風速 m/min

k---風量波動系數

F---面積 m²

Q---風量 m³/h

礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器選用拒水防油滌綸針刺氈濾料，根據使用場合，當用于普通的磨機通風（含塵濃度小于100g/ m³），推薦風速為1.5～1.8 m/min；當除塵器用于選粉機后續成品收集時（含塵濃度大于500g/ m³），推薦風速為1.0～1.2 m/min。

為使高壓空氣能有控制地進入每條濾袋清灰，我們采取以高壓空氣包為主干，通過若干個支氣管到各排濾袋的布置方式。每個噴吹管上安裝一只脈沖閥控制進入噴吹管的高壓空氣，每只脈沖閥控制一排濾袋的清灰。

當濾袋的長度及每排濾袋的數量確定后，噴嘴的孔徑是一個非常重要的參數。通過試驗，也證實噴吹孔直徑的大小是影響噴吹力大小的關鍵，以6～8mm左右為宜，圓型孔優于其它形狀的孔，且隨著噴吹孔距脈沖閥的遠近大小不等。脈沖閥的大小決定著每根噴吹管開孔的個數，要使一根噴吹管較多的濾袋，必須采用較大的脈沖閥。根據確定的收塵器處理風量，通過技術經濟比較后，我們采用G1¹/₂^"脈沖閥，每閥噴吹8條濾袋。脈沖閥動作時產生的聲波還可以使濾袋產生微振動，起到輔助清灰作用。

除塵器的機械結構是否合理，不僅直接影響收塵效果，而且對收塵器整體運行阻力有較大影響，但部分設計者及一些用戶對這一點認識不夠。袋收塵器阻力（進出口壓差）由本體、濾袋及吸附在濾袋上的粉塵等三部分組成。收塵器本體阻力主要由進出風口、風道、各袋室進出風口、袋口等氣體通過的部位摩擦阻力和局部阻力之和。阻力的大小與氣體的流速大小的平方成正比。因此設計中，應盡可能的擴大體通過的各部位的面積，zui大限度的降低氣流速度，減小設備本體阻力損失。依據這個原則，在富樂公司氣箱脈沖袋式除塵器技術基礎上，我們對除塵器結構尺寸進行改進設計。

收塵器的箱體一般為矩形結構，它與一般袋式收塵器的不同之處，主要是固定濾袋的多孔板在箱體的上半部，且收塵處于負壓運行狀態，在濾袋內裝設防止濾袋被負壓吸癟袋籠。

收塵器箱體承受壓力 F = S×P

式中 F—壓力KN

S—面積ｍ²

P—單位面積承受壓力Pa

根據設備承受壓力大小，確定箱體鋼板厚度及加強筋的布置形式和密度。設備承受的負壓根據使用工藝確定，一般小于7500Pa，為了安裝及更換濾袋方便，濾袋的形狀設計成單筒圓形。要把濾袋安裝在箱體內，首先要在箱體內設置一塊多孔花板，即根據濾袋直徑的大小在一塊鋼板上開數個大小相同的孔?？字行木嘁埠苤v究，過小，造成收塵器內部氣體嵌速度過高，易造成設備阻力大，不可避免濾袋之間的相互摩擦；過大，使設備體積增大，造成浪費。多孔花板的結構是確定收塵設備尺寸的關鍵。另外，多孔花板既要承受系統負壓，又要承受濾袋及袋籠的重量，稍有變形可能影響袋口處的密封效果，我們設計時對多孔花板已做了加強處理。

  進出風口及風道風速降低，設計中應以降低風速為，進出風口及風道風速不超過10 m/s為佳。同時進風道應考慮防積灰結構設計。即可降低阻力又能更好的均風，有的設計者在風道中設計擋流板（或叫均流板）以達到均風目的，筆者認為這樣會增加阻力損耗。

含塵氣體經風道進入灰斗，灰斗的溜角應大于60℃，這樣不容易積灰。此設計擴大灰斗上口尺寸，消除積灰面，同時增大了風道與灰斗間的通風截面，使風道與灰斗間的氣流速度降為1.58 m/s。

   閥口氣流速度對設備阻力有影響，一般為8～10m/s較為合理。經過運行數據比較，我們認為閥口氣流速度應不大于6m/s。

  設備的漏風主要來自頂部檢修門和灰斗的卸灰裝置。頂部檢修門采用橡膠密封條，其鑲嵌在門板與角鋼的溝槽內，兩垂直方向的密封條采用45℃對接，接縫設計成曲線。依據多年的使用經驗，大灰量且鎖風要求較高的場合不宜采用卸灰翻板式閥，為此我門設計了分格輪卸灰閥。該閥結構簡單，卸灰量大，密封效果好。與卸灰翻板式閥相比，采用這種卸灰閥，可靠性更高。依據除塵器運行時進出口溫差（8～10℃）計算，整機漏風率<4%，密封及鎖風設計較為合理。

礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器的控制系統是用于除塵器的噴吹清灰系統的自動控制以及系統參數檢測。本控制系統采用現場和中控結合的控制方式，控制箱采用PLC控制系統，對除塵器配置的所有電氣設備如電磁閥、脈沖閥及卸料裝置進行程序邏輯控制。根據粉塵濃度隨意調整清灰周期和脈噴時間，使收塵器保持在一定的阻力范圍內運行，又盡可能地降低壓縮空氣消耗量，并且減少收塵器內部外界新鮮空氣的帶入量，降低了收塵器的結露的危險性。以保證除塵器的處理能力和收塵效率，實現除塵器的清灰和自動控制?？刂泼姘逑湓O置轉換開關，用于“現場自動-現場手動-遠程控制”三種控制模式的切換，以及“正常-停止-檢修”三種狀態的選擇。

根據確定的清灰方式和箱體結構，采用外濾式圓形濾袋。濾袋的長度決定收塵器箱體的高度，考慮到運輸因素，將濾袋長度確定為4000mm，實驗證明濾袋的長徑比30時比較經濟，因此我們將濾袋的規格確定為Ф130x4000mm，

江蘇某集團擁有大量的礦渣資源，決定分兩期實施年產50萬t礦渣粉生產項目，第1期建設2條年產10萬t、比表面積>400m²/kg的礦渣粉生產線，該生產線投產后，系統年運轉率為85%，年產量為10萬t，并且可以根據需要，生產比表面積為450～1000m²/kg的各種類型礦渣粉。設備配置和工藝流程見表1和工藝流程圖。采用球磨機閉路粉磨工藝生產礦渣微粉，選用礦渣K-350K型超細內循環選粉機，除塵器采用LKM64-6型礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器，處量風量為37000～44500 m³/h，入口濃度為554g/m³，收塵效率為99.99%，粉塵排放濃度為20.40 mg/Nm³，優于國家排放標準，投運后半年多即收回了投資，其經濟效益十分顯著。設備運行阻力僅為其他設備的1/2～1/3。根據實際運行狀況，我們調整了清灰參數，降低了清灰頻率，減少了壓縮空氣的消耗，大大提高了濾袋的壽命。

 

表1 礦渣粉磨系統主要設備配置

我公司研制了礦渣微粉高壓行噴袋式除塵器，它吸收了氣箱脈沖和管式噴吹除塵器的清灰技術，不但具備氣箱脈沖除塵器清灰能力強、除塵效率高、排放濃度低等特點，還具有占地面積小、單位面積處理風量大等優點，該除塵器采用了大量的新技術及高品質的零部件，其適應性、使用可靠性及自動化程度大大提高，可保證長期隨主機設備運行，除塵器出口排放濃度低于國家規定的排放濃度，是礦渣粉磨粉塵治理的設備。