脉冲喷吹袋式除尘器清灰失效分析


随着我国经济的发展和人们对环境质量要求越来越高，我国对于粉尘排放标准的日趋严格，降低粉尘排放浓度成为亟待解决的难题。袋式除尘器结构紧凑、占地面积小、简单的工艺流程、低排放、无废水污染等特点，被广泛应用于各种烟气净化工艺中。袋式除尘器对烟气粉尘的捕集，是通过“过滤—清灰—过滤”的模式进行的，当含尘烟气进入除尘器后，滤袋表面沉积粉尘，随粉层厚度的增加阻力逐渐加大，透气性逐渐减小。只有通过周期性清灰使滤袋表面粉层剥落沉降，才能_设备稳定运行。因此清灰性能好坏决定了清灰效率、滤袋使用寿命、系统的运行阻力等。良好的清灰效果是基于对清灰系统进行合理和科学的设计和安装，当清灰系统失效除尘器则无法正常稳定运行，因此分析清灰系统失效的具体原因具有重要意义。

一、脉冲喷吹清灰系统结构及清灰原理

1.1 脉冲喷吹清灰系统结构
清灰系统是袋式除尘器的核心部件之一，也是其技术的核心所在。喷吹清灰系统主要由气箱、脉冲阀、喷吹管和脉冲控制仪组成。脉冲阀是喷吹气流压力波形成的发生装置，与脉冲控制仪组成清灰喷吹系统，对滤袋进行循序清灰。脉冲阀的性能决定了清灰效果。气箱是脉冲阀的承载体和气源箱。随着脉冲阀逐个喷吹，不断释放压缩气体，同时不断补充压缩气体。气箱需承受部分压力和具有足够的容量。气箱储气量应该大于单个脉冲阀的喷吹量，满足单个脉冲阀喷吹后，气箱内剩余气体压力仍能_该箱体其余脉冲阀可靠启闭，确保每次喷吹后箱内压力降不大于喷吹前压力的 35%，并在下一个脉冲阀喷吹前迅速补气恢复到原压力。脉冲阀喷出的气流通过喷吹管上的喷嘴高速射出到达滤袋，在滤袋内形成压力气团并传送至滤袋底部。脉冲控制仪是控制脉冲阀的启闭，使其按编写的程序进行自动清灰。

1.2 脉冲喷吹清灰原理
在喷吹时，高速气流进入滤袋内后压力急剧上升，滤袋迅速向外膨胀，当膨胀到峰值时，滤袋因张力作用受到强烈冲击振动，并获得峰值反向加速度开始向内收缩；而附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，在惯性力的作用下从滤袋上脱落。其清灰原理可归结为 3 点。
（1）反吹气流的作用。清灰时喷吹管喷出的压缩空气通过结构的引流作用引射大量的空气进入滤袋，造成滤袋内外压差急剧变化，使得原本吸附在滤袋外表面的粉尘层从滤袋表面脱落。这种作用随着清灰时粘附粉尘量得增加而增加，对于薄的粉尘层，粉尘之间存在大量的缝隙，造成反吹气流穿过缝隙，此时需要_大的喷吹量才有好的清灰效果；而附着的粉尘层越厚，其表面基本无缝隙，在相同的气流量，清灰效果越好。
（2）惯性作用。滤袋在喷吹气流的作用下迅速向外膨胀，当膨胀到峰值时，滤袋因张力作用受到强烈冲击振动，并获得峰值反向加速度开始向内收缩，而附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，在惯性力的作用下其运动轨迹朝反方向，从而从滤袋上脱落。粉尘的惯性力是由粉尘的加速度和粉尘的质量决定的，因此由惯性作用而产生的清灰效果也和粘附的粉尘面密度有关。相对厚的粉尘层，则较小的加速度_具有较好的清灰效果。
（3）弹性作用。滤料的弹性对清灰效果也有重要的影响。由于滤料的弹性，当膨胀到峰值时将获得额外的张力和挤压力，使粉尘与滤料的界面之间形成裂缝，同时粉尘层与滤袋的相对加速度增大，_有助于粉尘层从滤袋上剥离下来。

1.3 脉冲喷吹清灰系统的相关参数
清灰效果能否达到设计值与清灰系统各项参数的设置密切相关，_一个参数的设置都会对清灰效果产生巨大影响，进而影响到除尘器的阻力及除尘效率。清灰系统的主要参数有 4 个。
（1） 脉冲压力是指脉冲阀开启前与之连通的气箱所设定的气体压力，其大小直接影响着清灰的效果。压力越大，喷射到滤袋内的气流量越大，则气流反吹速度_越大所形成的压力波越强，清灰效果显著，阻力随之下降。
（2） 脉冲宽度是导通脉冲阀电磁线圈的脉冲电信号的持续时间。通常脉冲阀导通时间越大，其喷吹量越大，清灰效果越好，但到定值后，其效果不明显。
（3）脉冲间隔是指脉冲阀喷吹间隔时间。喷吹间隔时间长短影响运行阻力、耗气量及其相关部件的寿命。通常粉尘入口浓度和过滤风速大小，决定了喷吹间隔时间的设定。
（4）压缩空气的消耗量主要取决于喷吹压力、喷吹周期、脉冲宽度以及脉冲阀结构和除尘器的滤袋数等因素。

二、清灰系统的失效
清灰系统的失效是指由于某些故障或参数设置不合理引起的清灰系统失去规定功能的状态，失效强调的是系统本身的功能状态。清灰系统失效的原因是多方面的，可能是设计中引起的也可能是安装运行过程中造成的，可能是结构缺陷也可能是由于参数设置不合理引起的。

2.1 结构缺陷引起的失效
结构缺陷引起的失效主要是由于设计阶段系统结构设计不合理造成的清灰系统的失效。
（1）设计供气管路直径过小，造成在脉冲间隔时间内补气不足，使得后续喷吹时未达到额定喷吹压力，这样会造成清灰效果不佳，设备阻力过高。
（2）脉冲阀的选择不合理。脉冲阀根据结构及口径的不同有很多种类及规格，设计时应按照实际需要来正确选择脉冲阀的结构及口径大小，避免脉冲阀结构与大小选择不合理，使得清灰不能达到预期效果，影响除尘器的正常稳定运行。
（3）喷吹管喷嘴直径设计不合理。喷嘴直径设置过大，会造成靠近喷吹管末端的滤袋喷吹气流大，靠近脉冲阀侧的滤袋所受到的喷吹气流小，造成喷吹管两端滤袋清灰效果不均；喷嘴直径设置过小则无法达到正常清灰所需的喷吹气流，无法达到预期喷吹效果。
（4）喷吹管与滤袋口高度的设置不合理。喷吹高度直接关系到喷吹时的清灰力度，如果喷吹高度设计不合理，会影响到喷吹气流对滤袋的作用，并且影响到引射气流的流量，影响清灰效果或造成滤袋破损。

2.2 参数设置不合理引起的失效
（1）清灰压力设置不合理。清灰压力低，会导致粉尘不能有效的从滤袋表面剥离，造成整个除尘系统阻力过高；清灰压力高，一方面会造成滤袋受太大的喷吹压力而影响使用寿命，另一方面会造成过度清灰，使滤袋外侧的一次粉尘层从滤袋表面剥离，使得粉尘轻易的穿过滤料，影响除尘效率。
（2）脉冲宽度设置不合理。通常脉冲阀导通时间越长，其喷吹量越大，清灰效果越好，但到定值后，其效果不明显。相反的，脉冲导通时间的增大必然会导致压缩空气的过量消耗，若气路不能及时补气_会影响到其他脉冲阀的清灰效果。
（3）脉冲间隔。当入口粉尘浓度高、过滤风速大时，为了_给定的除尘器阻力，可缩短脉冲间隔；脉冲间隔越小，除尘器压力损失越小，但由于喷吹次数增加，压缩空气消耗量也增大，另外由于喷吹过于频繁会导致滤袋的寿命缩短。考虑减少耗气量和相关部件磨损而延长喷吹间隔时间，但同时会引起除尘器压力损失的增加。

2.3 安装缺陷引起的失效
（1）气路安装气密性不够，气包或脉冲阀漏气等，会造成清灰系统气路喷吹压力不足，影响清灰效果。
（2）喷吹管安装时由于现场条件限制，所以其安装精度很难达到设计要求，喷嘴无法做到全部对准滤袋中心，导致喷吹及引射气流直接吹到滤袋内壁，造成滤袋破损。

清灰系统是脉冲袋式除尘器的核心部件，工程实践应用中往往因设计、安装的不合理以及运行维护不当，造成清灰失效使除尘器运行无法达到预期效果。因此需要通过对清灰系统失效的原因进行探讨和分析，_除尘器稳定运行。