机电信息类论文发表浅析高新除尘器研发

　　摘 要：本文总结了YLDMⅡ型新型高新布袋除尘器的研制过程，研制所取得成果和存在的需要改进的方面。最后对高新布袋除尘器的运用前景进行了展望。

　　关键词：布袋除尘器,高新技术

　　由我亿金公司组织研发的YLDMⅡ型新型高新布袋除尘器，在经过两年的研究、设计、现场实践及最终投入使用的过程中，得到用户的普遍好评。现该除尘器的研发过程已经基本结束，需要对其研发过程做一总结。

　　亿金公司研发本高新除尘器的目的：使除尘器排放浓度达到近乎“零”排放，超前满足国家环保部门对除尘器更为苛刻的浓度排放要求，使空气环境得到完全的清洁，彻底改善人们的生活及工作空气环境。

　　本新型高新布袋除尘器原预期将要达到的技术水平：其排放浓度控制在15mg/m3以下，其布袋除尘器整体差压控制在1000Pa以下(脱硫除尘状态下)，其本体实际实用寿命控制在25年以上。本高新除尘器在设计及现场运行上将达到国内外技术领先或技术先进水平。

　　在两年的研发过程中，亿金公司领导投入了大量的人力物力，积极支持本新型布袋除尘器的研发工作。技术工程师在公司领导的带领下，不畏辛苦，终于在预期时间内完成了本次研发。

　　本次高新除尘器研发达到了如下目的：

　　(1)寻找到适合各类脱硫工况的布袋滤料。比如烧结脱硫工况想，该滤料为500g/m2亚克力+PTFE浸渍处理材料，该滤料能保证过滤后的排放浓度小于5mg/m3以下。同时，该滤料能耐高温180℃及耐酸耐碱。相对纯PTFE滤料，该滤料相对经济实惠。若在电厂脱硫工况下，选用PPS滤料比较经济。一般的钢厂除尘，选用涤纶针刺毡滤料已经满足使用要求。这已经经过实践的检验。

　　(2)解决了旁通的零泄漏问题。将原来的硅橡胶软密封改为金属结合面硬密封旁通结构，彻底实现了旁通的零泄漏。研发后的旁通为不锈钢双阀板结构，能适应烟气中温度及酸碱度的各种不利影响，能比原来的旁通结构更加延长其使用寿命。

　　(3)优化了烟气导流结构设计。在灰斗进风口处，灰斗内部及风管各拐弯处，均设置有导流板。这些导流板能合理引导烟气的流向，降低烟气运行时的阻力和对管壁造成的磨损，提高管道壁板的使用寿命。

　　(4)改进了烟气阻流技术，使紊乱烟气平均进入过滤空间，均匀流向各滤袋，降低烟气尘粒对滤袋的磨损，提高滤袋的使用寿命。改进后，在滤袋底部留有足够大的预沉降空间，在预沉降空间内根据烟气量的大小布置紊流板，目的是将气流紊乱后均匀流向各布袋。

　　(5)研发了除尘器中箱体烟气流上升控制技术，第一次明确降低除尘器阻力的措施之一是把中箱体净烟气流上升速度控制在一定范围内。中箱体净烟气流上升速度是指：进入中箱体内的烟气，沿着滤袋边缘间隙缓慢上升的速度。根据亿金公司多年来的设计经验及现场实践检验，中箱体净烟气流上升速度应控制在0.75m/s以下比较合适。在此速度下，经过喷吹系统清除的灰比较容易下落，不会发生已经清除下来的灰重新积到滤袋上的现象。0.75m/s为烟气流上升速度控制的拐点。

　　(6)研发了上箱体横截面控制技术。对除尘器上箱体通风横截面进行合理控制非常重要。横截面设置太大，将造成材料成本上升，不经济。反之，若通风横截面过小，将导致大量的风难以通过上箱体横截面，造成除尘器运行阻力增大，甚至使除尘器不能正常运行。根据亿金环保技术部的设计经验，通过上箱体横截面过滤风速应控制在4m/s左右，最大不要超过5m。否则可能造成上箱体局部阻力过大，影响除尘器整体运行性能的稳定。

　　(7)研发了除尘器喷吹管喷嘴及喷吹短管距离花板高度的控制技术。根据亿金环保技术部的设计理念，在中压(0.3Mpa-0.5MPa)喷吹的状态下，喷吹管上所有喷嘴口径的面积之和应该为喷吹管内径的60～80%，即：(60～80%)A喷吹管=nA喷嘴。喷吹管上分为喷吹前部和喷吹后部，喷吹管前部的喷嘴规格为φd，喷吹管后部的喷嘴规格为φ(d-1)，这样设计的理由是：压缩气流沿管口进入喷吹管时，靠近前部的气量大，嘴口响应大些，越靠近喷吹管后部，气流量约偏小，需要喷嘴口响应减小，以保证从后部喷嘴群喷射出的压缩空气流同喷吹管前部喷嘴群喷吹出的压缩空气流在几乎相同的喷吹压力下，保证喷吹系统的最佳清灰效果。喷吹短管口距离花板高度的控制也很重要。喷吹短管端面距离滤袋口(花板)的高度受气流沿喷吹轴线成20°角度和二次诱导风量的影响。理论上来说，二次诱导气量越多越好，也就是加大喷吹短管距离滤袋口的高度。但高度不能无限制抬高，气流沿喷吹轴线成20°角度扩散的现象注定其只能是一个确定的值。该值恰好能保证扩散的原始气流连同诱导的气流同时超音速进入滤袋口。进入滤袋的气流瞬间吹到滤袋底部，在滤袋底部形成一定的压力。然后，气流反冲向上，在滤袋内急剧膨胀，抖落覆着在滤袋外表面的积灰。根据在电脑上用CAD模拟的结果，在0.3Mpa的喷吹压力下，3寸脉冲阀喷吹规格为150×7100的滤袋，其高度为：H=160mm;喷吹160×7100的滤袋，其高度为：H=180mm。

　　(8)研发了除尘器喷吹气包容量控制技术。喷吹气包容量控制很重要。若气包容量偏小，当第一个脉冲阀在喷吹作业时，气包内压缩空气压力下降很快，当下一个脉冲阀喷吹时，气包内气压来不及补充回原来的压力状态。这就造成整个喷吹系统不能正常工作，影响了除尘器的清灰效果。反之，若气包容量过大，将造成材料和人工成本的浪费，很不经济。根据亿金环保技术部的设计经验，气包的工作最小容量为单个脉冲阀喷吹一次后，气包内的工作压力下降到原工作压力的70%为最佳。在进行气包容量的设计时，应按最小容量进行设计，确定气包的最小体积，然后在此基础上，对气包的体积进行扩容。

　　(9)研发了除尘器压缩空气管道流量控制技术。管道补气流量影响到从储气罐出来的压缩空气对各脉冲阀的直接气量供给进度。管道的压缩空气流量应能保证当一脉冲阀喷吹完毕、下一脉冲阀开始喷吹前，脉冲阀气包内的压缩空气气压恢复至设定值。取已经被脉冲阀释放掉的压缩空气考虑，在气包内进气管道对气包的补气流量与补气时间有如下计算方程式。

　　T=K(32ρV2/(π2D4(P1-P2)))1/2 ***

　　式中，K表示安全系数，它主要取决于管道内壁的粗糙程度，管道弯曲程度及弯曲段数量，K的取值一般按8～15来确定。ρ表示喷吹前压缩态气体的密度，单位Kg/m3。D表示管道内径，单位m。P1表示脉冲阀喷吹前气包的压力，单位Pa。P2表示脉冲阀喷吹后瞬间气包的压力，单位Pa。T表示补气时间，单位s。V表示脉冲阀释放掉的压缩态气体体积，单位m3。从上述方程式中，可以看出，补气时间与补气管道直径平方成反比，与消耗的压缩空气体积成正比。这也就说明了在现场实际环境中，若补气管道一定，采用大流量脉冲阀喷吹，必定会增加补气时间。反之，若脉冲阀确定后，将补气管道口径增大，将大大缩短补气时间，因为补气时间与管道内径的平方成反比。

　　***注：上述方程式是由亿金环保除尘设备研究所设计人员根据牛顿第二运动定律及动量定理推导出来的。

　　(10)研发了高浓度烟尘脱硫除尘器进风口阀门创新技术。该进风阀门是针对高浓度烟尘(1000g/m3及以上浓度)脱硫除尘器的工艺特点设计的。本技术适用于处理高浓度烟气除尘器的进风装置离线检修。它除了能实现除尘器单仓室的全部离线，还能实现处理低浓度烟气除尘器不容易实现的灵活顺畅进入在线状态，该动作的执行是在积灰重力和气缸回复力双重力的作用下实现。解决了进风阀板由离线变为在线时，阀板不能开启的难题。另一个优点是：在脱硫状态下，本部件运行时，具有自动调节积灰的能力。当积灰大于限定值，多余积灰将阀板压低一定角度后排出。随后，阀板在气缸的动作下，自动复原原位。

　　(11)研发了电袋结合脱硫除尘器净化技术，解决了脱硫除尘器在运行过程中阻力过高的问题，将进入布袋除尘器的进出风口差压控制在800Pa内。该技术的成功研发及现场实际运用，不但解决了很多电厂电除尘器改造的问题，使电除尘器改造有了方向，更重要的是，电袋除尘器的联合为脱硫阻力的降低打开了一扇门。这使设计人员明白了控制布袋除尘器阻力的一个方法是使进入布袋除尘器的烟尘浓度控制在很低的范围内。而对于像脱硫这样高浓度的烟尘，必须在进入布袋除尘器前进行预沉降处理，电除尘器改造后，首先会对烟气粉尘电荷沉积，电除尘器下面的灰斗本身又有沉积作用。这些都保证了进入布袋除尘器的含尘浓度在一个很低的范围内。

　　(12)优化了各类工况下除尘器设备的输灰问题。对于电厂脱硫除尘，我们采用船型灰斗+空气斜槽的输灰方式，实现粉尘的循环利用和多余粉尘外排。在优化的过程中，我们着重研发了透气布透气量的理论计算，经过实际检验，该计算公式是可行的。空气输送斜槽的输送能力按如下公式计算：R=60qBL/1000。式中，R为耗气量，单位m3/h。q为单位面积耗气量，单位m3/m2.min。经过多次实现，q一般取值1.5-2.0。B为空气斜槽输送宽度，单位mm。L为空气斜槽长度，单位m。对于钢厂等除尘，我们采用刮板机组合+斗提机+灰仓+加湿机的积灰输送方式。也可以根据具体情况作相应的变动。

　　(13)优化烟道结构，阻止了粉尘在烟道内的堆积。通过合理控制烟气流在烟道内的速度，保证烟气中的粉尘不会降落。这其中，又分为对水平烟道及竖直烟道的气流控制技术。

　　(14)保证各类工况下除尘器本体板材耐腐蚀，延长本体钢结构的使用寿命。若无特别说明及十分恶劣的工况，在不采用不锈钢除尘器的条件下，我们将从改善除尘器本体与气流接触的外部结构入手，改进保温结构，改进风速控制，减轻烟尘对钢板的磨损及酸性气体对钢板的腐蚀。采用耐腐蚀油漆涂刷除尘器内壁。这其中，又研发了高新除尘器油漆涂刷工艺技术。

　　本次高新除尘器的研发是成功的，但仍存在一些问题，这些问题值得我们继续努力思考，继续改进设计，以使高新除尘器发挥最大效力，为国家的环保建设服务。

　　基本上来说，有下述问题没有解决彻底：

　　(1)寻找一种适合的滤料，使其过滤排放浓度小于5mg/m3以下，同时，又能耐高温300℃及耐酸耐碱。同时，该滤料有要有一定的经济使用性。现在发现的PTFE滤料为最好的滤料，能满足上述所有要求。但经济适用性不好，不适合普遍使用。这阻碍了高新除尘器在某些领域的推广。

　　(2)对于某些类型的除尘器，当烟气经过旁通时，由于受到除尘器结构的限制，烟气流流速增大，造成局部气流阻力有升高现象。这需要有一个很好的解决方案。

　　(3)在现有的除尘工程中，能达到15mg/Nm3排放浓度的还不能完全实现。当然，理论上，滤料满足使用要求，但在实际的喷吹清灰过程中，由于滤料的瞬时膨胀造成的间隙，可能会使部分粉尘逃逸。这些都需要我们在将来的工作中加以改进。

　　在将来对高新除尘器的改进中，着重需要从上述几个方面着手优化设计，力争使高新除尘器设计完美，更好的为国家环保事业服务。

　　本次研发的高新除尘器的前景展望：本高新除尘器市场前景广阔，能满足在可预见的五到十年内，国内外大部分电厂、钢厂及垃圾焚烧厂对除尘器烟气排放浓度的极为苛刻的需要。(预计布袋除尘器将达到的技术水平：其排放浓度控制在15mg/m3以下，其布袋除尘器整体差压控制在1000Pa以下(脱硫除尘状态下)，其本体实际实用寿命控制在25年以上。本高新除尘器在设计及现场运行上将达到国内外技术领先或技术先进水平。)

　　本高新除尘器研发至此已经全面结束了。在这里，衷心感谢上级技术主管部门及亿金公司高层领导的关怀和指向，也对广大技术工程师的辛勤努力工作表示感激。

　　在实际的工程中，有YLDM32560沙钢4号烧结机烟气脱硫工程布袋除尘器项目、YLDM2500杭州杭联热电有限公司1#循环流化床锅炉烟气脱硫除尘项目、YLDM2200金柳热电2X50th抛煤炉尾部烟气除尘配套布袋除尘器工程等项目已经在连续良好运行。

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