浅谈脉冲清灰袋式除尘器及常见故障

作者：①李家顺 ②武海东

单位：中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司

前言

1脉冲清灰袋式除尘器原理与基本构造

 1.1脉冲清灰袋式除尘器简介

 1.2脉冲清灰袋式除尘器的原理

 1.3脉冲清灰袋式除尘器的基本结构

2含尘颗粒过滤特性讨论

 2.1粉层初层及过滤效率曲线  

 2.2压力损失方程

 2.3预测过滤器出口浓度及穿透率方程

3布袋除尘器检测方法

 3.1荧光粉检测方法及注意事项

 3.2单位面积取样检查法

4生产过程中的问题与讨论

 4.1高温工况及颗粒可燃问题

 4.2布袋及龙骨问题

 4.3高湿气体问题

5总结

参考文献

前言

  众所周知我国是产能大国，煤炭及钢铁产量在全世界也首屈一指，但是能源及建筑行业的高速发展带来的不光是飞速上涨的GDP，同时也造成了严重的污染问题。冶炼，发电，煤炭等行业在生产过程中产生的大量工业粉尘大大的污染了我们所生活的环境，大量扬尘造成了PM2.5居高不下，威胁人们健康。这时许多企业在转型创新中就会利用到粉尘回收装置，袋式除尘器就是应用比较广的一种，它具有运行平稳，除尘效率高,，粉尘可以回收利用等特点。本文的最后将以某单位制粉车间使用的下进风式袋式除尘器为研究对象，对袋式除尘器的结构及特性还有常见问题进行讨论。

关键词：滤袋 过滤效率 荧光粉检测 滤袋检测 

1脉冲清灰袋式除尘器原理与基本构造

1.1脉冲清灰袋式除尘器的原理

  含尘气体进入由具有过滤功能的布袋组成的布袋室，滤袋把含尘气体中的粉尘阻挡在布袋外侧，净化后的空气由顶部风道排放室外，实现气固分离。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已经附着在布袋上的细微颗粒挤压过去，使除尘器效率下降，这时候就需要进行清灰。清灰的方式有震荡清灰，脉冲气体清灰，人工清灰。我们主要研究是气体脉冲清灰，利用高压反吹气体反吹布袋，使粉尘从布袋上剥离。

1.2脉冲清灰袋式除尘器的基本结构

  脉冲清灰袋式除尘器一般由箱体，滤袋，龙骨，盖板，反吹气包，喷吹清灰管等组成（例图1.1）。含尘气体由下部进入龙骨支撑固定的布袋，喷吹管上的喷吹口正对着布袋的花板口处。

图1.1 下进风式脉冲清灰袋式除尘器简图

2含尘颗粒特性讨论

2.1粉层初层及过滤效率曲线

  粉尘因截留、惯性碰撞、经典和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层（图2.1）。粉尘初层成为了袋式过滤器的主要过滤层，提高了除尘器的除尘效率。新安装的布袋在刚进行、工作的时候，由于粉尘积累少，只能过滤掉比较大的颗粒，初始粉尘层不够，无法对含尘气体达到有效过滤，通常这种情况会导致排放超标，但是在新布袋运行一段时间后就会慢慢消失。这也就是刚投用的新滤袋刚开始先不对其进行反吹清灰，让其形成完好的粉层初层，提高它的过滤效率。

图2.1 初层的形成

  同时研究表明，过高的过滤气速，不利于初始粉尘层的建立和保持，容易造成尘饼破碎；并且气流夹杂粉尘会对布袋造成冲击而磨损，如果此时清洗滤袋次数过高极易导致布袋的织物松散，导致排放不合格。(图2.2)主要介绍了几个阶段布袋的过滤效率曲线。

图2.2 过滤效率曲线

2.2压力损失方程

  压力损失也是一个重要的技术经济指标，不仅决定这能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等。

=通过洁净滤料的压力损失，100-130Pa；

=通过粉尘层的压力损失；

两者可以用达西定律标示

K---粉尘或滤料的渗透率，由实验测定。

X---粉尘或滤料的厚度。

渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率，比表面积，孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数  

对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失基本上是一个常数。通过袋式除尘器的压力损失主要由决定。

在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为

M=v .A. t. C

A=滤袋的过滤面积

C=烟气中粉尘浓度

因此  x=vCt/

粉尘层的压力损失：

令，定义为颗粒层的比阻力系数，因此

=

2.3预测过滤器出口浓度及穿透率方程

  丹尼斯Dennis与克莱姆Klemm提出了一个可以预测袋式过滤器出口浓度及穿透率的方程：

出口浓度C2 

穿透滤

其中

=粉尘入口浓度，

C=粉尘出口浓度，

=无量纲常数

V=表面过滤速度，m/s

=脱落浓度（常数）        Dennis和Klemm取0.5

W=粉尘负荷，

三布袋除尘器布袋的检测方法

3.1荧光粉检测方法及注意事项 

  袋式除尘设备布袋的检测方法主要分为人工检测和荧光粉检测两种。人工检测即施工人员现场打开盖板，查看花板层的布袋口，看布袋中龙骨底部是否有粉尘。这种方法比较费时，同时也不能保证检测的准确性。还有一种比较常见用于管道，设备测漏的技术就是荧光粉检测法（图3.1）。他的原理是通过启动循环风机，把荧光粉带入系统中，它会飘向阻力最小的地方，最后聚积在泄漏处的周围，只要用专业荧光灯灯照射就能轻易地找到泄漏点并清楚地知道泄漏程度。此方法能够准确定位，同时检测的准确率比较高。下面我们以在除尘器入口烟道人孔投放荧光粉为例，做荧光粉检测的步骤及注意事项。

准备措施:

  1.除尘器本体所有人孔门关闭，除尘器入口水平烟道两侧人孔门开启，除尘器后所有人孔门关闭。 

  2.除尘器提升阀、旁路阀开关正常。

  3.循环风机可以正常启动。  

  4.启动风机前，检查确认整个系统内不存在其他开孔处，确认没有人在系统内作业。  

图3.1投放荧光粉

荧光粉检测方案：

  1.清灰系统应保证所有旁路阀关闭、提升阀打开。 

  2.启动循环风机，调整负压。负压应使投放的荧光粉随系统风飘起，不坠落。一般达到日常生产的负压即可。

  3.施工人员在除尘器入口人孔做为荧光粉投料点。

  4.投放时，不应整桶倾倒，应该缓慢均匀抖动倒入投放口。例图3

  5.投放结束后2-3min，联系停循环风机，投放过程结束。 

  6.打开顶部盖板，通过荧光手电及特殊检测眼镜进行检查。开风道人孔，进入风道内检查风道缝隙有无漏点。 (注意露天工况的布袋除尘器检测应在晚上黑天，避免阳光照射影响检测结果。)

  7.对检测出来的漏点应及时标记处理。 

注意事项：  

  1.投放荧光粉与检测人员不能由同一人担任，因为投料过程中，荧光粉会沾染到操作人员的衣物上，这样会影响检测的准确性。

  2.清理好投料口周围卫生，防止吸入杂物。同时检测时注意安全，配戴好劳动用品。

3.2单位面积取样检查法

  布袋在使用到一定时间后，越来越多的细小尘粒被挤压到布袋内部，达不到理想的过滤效果，说明布袋达到了使用寿命。如果布袋没有明显的破损是无法精准检测出来的，这是就应该配合单位面积取样法。即在一定单位面积随机取一定数量（约10%，且大于10条）的布袋进行检查，并且切割开布袋，观察他的剖面。

  例：一个袋式除尘器，三个箱体，每个箱体100条布袋，随机抽取10%检测，即每个箱体抽出10条，这个除尘器抽取30条做出检测切开看布袋的剖面图，观察颗粒是否已经过PTFE或者PP等布袋主体层。如果粉尘已经大量透过PTFE层进入内部织物层，这就表明布袋已经达到使用寿命，过滤效果已经大大削弱（例图3.1）。如果老化滤袋大于等于10%，这时就应该更换整个布袋并且记录更换时间，以便于确定下次抽样检测的时间。

图3.1大量尘埃已经穿透PTFE层

4生产过程中的问题与讨论

  下面我们以某单位制粉车间的下进风脉冲清灰布袋除尘器为样本，进一步讲一下袋除尘器在正常生产中遇到的问题及停工检修中布袋的检测方法及注意事项。

  此车间的主要产品是经过固液分离后的煤粉，经过干燥后通过布袋过滤，脉冲清灰落入布袋下部的锥斗，再经过刮板运送到储仓里。其生产工艺决定了它布袋过滤装置具有工况高温，颗粒可燃及高湿气体这三大主要特点。我们针对在生产中容易遇见的几大问题进行分析与处理。

4.1高温工况及颗粒可燃问题

  因为粉尘经过粉体干燥步骤，所以布袋除尘器一直处于高温状态下，除尘滤袋也会因异常高温而硬化收缩，使其收缩在龙骨上，布袋变脆变硬，起不到过滤效果。同时其含尘气体颗粒介质具有可燃性，要考虑到避免煤粉自燃与爆炸。

  连续生产过程中，需注意下游物料输送设备的完好性，如果下游设备故障停运，操作人员长时间没有发现，进而导致大量高温煤粉会聚集在锥斗中，增高这个过滤系统温度，严重时高温物料会淹没布袋底部，长时间高温烘烤极易导致布袋燃烧，使整个除尘器里面物料燃烧，极细粉尘燃烧火情难以控制，严重影响装置安全。这就需要我们日常现场巡检及DCS操作时更加细心，及时发现问题，及时处理！

注意事项：

  1在布袋风道内聚集大量煤粉的情况下，顶部盖板与人孔全部打开后会使箱体中的空气流动，此时风道内的煤粉有了充足的氧气就会引起自燃。所以在检修布袋前做气体分析时，不要为了快速达到合格而把所以的盖板及箱体人孔全部打开，同时尽量不要清理风道与更换布袋同时进行，既造成扬尘同时也容易引起可燃颗粒的自燃与爆炸。如果发现煤粉自燃，需要马上封住人孔及顶部盖板，并对系统内充入氮气进行灭火处置。

  2在检修中，需要对布袋层及风道内连接处涂抹高温热堵胶的地方进行检查，看是否存在漏点。同时认真检查盖板密封胶条的密封性能，高温工况会加速密封压条的老化。

4.2布袋及龙骨问题

  一台布袋除尘器分几个箱室，每个箱室包含几十，几百条布袋。同时每个箱室对应一个反吹气包，每个气包对应若干条喷吹管，当含尘气体经过布袋过滤后，达到一定程度，由PLC及DCS控制反吹时间及清灰周期对布袋中进行反吹震荡清灰。喷吹清灰所用是由电磁阀控制喷射出来的高压气体，在这时就需要操作人员对清灰压力高低及清灰周期把控好。如果清灰的时间短、清灰周期太长,在滤袋上的粉尘没能清除干净,除尘器就转入过滤状态,会使布袋运行阻力很快升高。同时操作工对喷吹管喷出的压力高低及清灰周期的掌控不好的话，高压氮气会使龙骨受力形变，严重破损划伤布袋，导致大量的含尘气体进入风道，同时粉尘大量聚集在龙骨里导致布袋灌肠，严重会导致布袋坠落，严重影响工厂生产。

注意事项；

  1在更换布袋时，需要对龙骨进行仔细检查，检查龙骨是否存在焊接点开焊及金属支撑杆存在金属毛刺的现象，必要时需要用锉刀清理金属毛刺，防止金属毛刺划伤布袋影响生产。

  2更换布袋时注意布袋安装的是否正确，布袋口的弹性膨胀环是否与花板口紧密贴合。如果存在缝隙，大量含尘气体回涌入室外排放到空气中打不到过滤回收的效果。尤其是无骨布袋除尘器，花板口漏粉现象较为突出。这个问题可以优化改造，在每个花板口焊接一个25-30MM高的与花板口同型，同心的口环。安装布袋时就可以把袋口的弹性膨胀环紧紧的贴住围挡安装，这样既保证了安装时的紧密性，同时也大大方便了检修期间更换布袋作业的难度和防止灌肠布袋在更换中坠落。

4.3高湿气体问题

  在袋式除尘器处理高湿，高温的气体时，需要注意结露及糊袋现象。气体温度低于露点,水汽就会冷凝结露,使滤袋受潮,大量粉尘黏附在滤袋表面,堵塞滤袋的孔隙,并且喷吹压缩空气也无法清除,造成滤袋糊袋。防止这一现象就需要处理的气体高于其露点20-30℃。同时在布袋外壳加装保温岩棉等材料保温。同时因为除尘器是负压操作，如果设备存在漏点，就会吸入空气中的水汽及空气。这也会导致布袋结露与糊袋现象的发生。所以设备要求严格密封，设备检修后应该保证气密质量，同时漏风率应小于≤4%。

注意事项：

  1在设备停工检修停机时，不能及时把系统内的水汽排除，这就会导致结露，布袋糊袋。应该在停机时应延长除尘风机的运行时间，保证布袋仓内的水汽全部排除，置换干燥气体。

  2有的单位在检修中就会发现，打开人孔检查时发现所以布袋已经潮湿糊袋，整个箱体的布袋全部失效，箱体内全是湿料，这就表明在日常生产中除尘风机不正常运转，不能把湿气排除。所以在日常巡检中，应该注意除尘风机的运行情况，如果除尘风机发生喘振等不正常现象应该立即停机处理，保证箱体内的潮湿气体及时排除，减少损失。

总结

  上述文字仅代表我个人在操作脉冲式布袋除尘器中总结的经验，还有许多不足的地方需要改进。同时，在论文写作过程中，我参考了有关的书籍和论文，在这里向作者表示谢意。

参考文献

[1l张殿印 王纯 俞非漉编著的《袋式除尘技术》1997

[2]彭丽娟编著的《除尘技术》2014

[3]胡满银，赵毅，刘忠编著的《除尘技术》2007