布袋除塵器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)各影響因素的分析

　　布袋除塵器是半干法煙氣脫硫系統(tǒng)中比較常用的一種除塵設(shè)備。以往用除塵配件直接處理密相半干法煙氣脫硫粉塵的實(shí)例比較少，所以還沒有總結(jié)出合適的運(yùn)行參數(shù)，一般都要根據(jù)不同的條件重新確定。布袋除塵器的除塵過程主要由布袋完成。
布袋是各種濾料纖維織造后縫制而成的。過濾過程取決于濾料和粉塵層多種過濾效應(yīng)。當(dāng)濾料表面形成粉塵層后，粉塵層也對粉塵有捕集作用。濾料纖維的過濾機(jī)理也存在于粉塵層的過濾過程中，其中主要是篩分效應(yīng)。篩分效應(yīng)是指濾料間的空隙或?yàn)V料上的粉塵間的空隙較塵粒小時(shí)，有利于篩分阻留。布袋除塵器開始運(yùn)行時(shí)，新的布袋上沒有粉塵，運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)在布袋表面形成很薄的塵膜，又稱為一次粉塵層，在上面再次堆積的粉塵稱為二次粉塵層。布袋除塵器的設(shè)計(jì)要求是將壓力損失減小到較低程度，這樣可以降低整個(gè)除塵系統(tǒng)的阻力，從而達(dá)到優(yōu)化除塵效果，降低除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)能耗的目的。脈沖布袋除塵器的壓力損失主要是由布袋的壓力損失、清灰機(jī)構(gòu)的壓力損失以及其他一些局部壓力損失組成。開始一項(xiàng)所占的比重較大。在脈沖時(shí)間、脈沖周期固定的情況下，除塵器的壓力損失隨噴吹壓力的增加而減小，隨過濾氣速和氣體含塵濃度的增加而提高。當(dāng)一條布袋或一個(gè)室的布袋組清灰以后，布袋表面仍然有殘存的粉塵層，其壓力損失只能降到清灰前的20%一80%。當(dāng)清灰不時(shí)，附著層呈斑點(diǎn)狀，如果繼續(xù)濾塵，則壓力損失將會(huì)增加。
在本試驗(yàn)中，針對北京科技大學(xué)環(huán)境工程中心的密相半干法煙氣脫硫工藝搭建了小型試驗(yàn)臺。為了的研究脈沖除塵器在脫硫系統(tǒng)中的運(yùn)行情況，根據(jù)脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行要求，通過試驗(yàn)來確立合適的過濾風(fēng)速、噴吹周期、噴吹時(shí)間和噴吹壓力等運(yùn)行參數(shù)，以期布袋除塵器能在本試驗(yàn)系統(tǒng)中、的運(yùn)行，并通過優(yōu)化條件盡量降低運(yùn)行費(fèi)用。
1、過濾風(fēng)速對布袋除塵器的影響
在實(shí)際工程運(yùn)行中，過濾風(fēng)速由濾袋材質(zhì)、粉塵粒徑、物化性質(zhì)、清灰方式等有關(guān)。在處理風(fēng)量恒定的前提下，增大過濾風(fēng)速可降低過濾面積，提高濾料的處理能力，并使設(shè)備小型化。但過濾風(fēng)速變大，會(huì)使濾袋壓差增大，且已附著在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓過去，影響除塵效率和布袋的使用壽命；過濾風(fēng)速小，壓力損失小，效率提高，但增大了過濾面積，除塵器的體積、占地面積及投資費(fèi)用。
初始過濾風(fēng)速為1.32m/min時(shí)，經(jīng)過60s左右，就下降到180m3/h，隨之下降速度越來越快，處理風(fēng)量的減小使過濾風(fēng)速變小，壓差增長變得緩慢，并面臨堵塞的狀態(tài)，1.32m/min不適合應(yīng)用于本試驗(yàn)系統(tǒng)中。初始過濾風(fēng)速為0.98m/min時(shí)，氣量經(jīng)過200s左右降至90%，然后開始減小，考慮到濾袋上粉塵初層形成的時(shí)間，運(yùn)行穩(wěn)定后每經(jīng)過1505左右需要清灰；初始過濾風(fēng)速為0.63m/min時(shí)，煙氣量經(jīng)過350s左右降至90%，然后開始減小，運(yùn)行穩(wěn)定后每經(jīng)過300s左右需要清灰。由圖Sd可知：初始過濾風(fēng)速為0.31m/min時(shí)，煙氣量經(jīng)過500s左右降至90%，并以較度降低。
一般工作條件下的噴吹周期選擇在100~300s。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，系統(tǒng)阻力變化較快，若頻繁頻率高，將導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，將噴吹周期確定在240s。
通過以上對不同過濾風(fēng)速下壓力損失和處理風(fēng)量變化情況的分析，在本試驗(yàn)的煙氣脫硫系統(tǒng)中，初始過濾風(fēng)速選擇在0.63一0.98m/min，能較好的滿足工作要求，在后續(xù)試驗(yàn)中選擇0.86m/min作為初始過濾風(fēng)速。
無論噴吹時(shí)間的長短，噴吹壓力過小時(shí)，布袋上附著的脫硫劑都不能被充分的，盡管噴吹壓力在0.1一0.3MPa增加噴吹壓力時(shí)清灰效果變化明顯，但是只有在噴吹時(shí)間足夠長的情況下才能達(dá)到要求的清灰效果。噴吹時(shí)間為50ms時(shí)，由于采用在線清灰，噴吹時(shí)間過短，噴吹閥膜片打開并不，噴入的壓縮空氣量不足，會(huì)使部分被吹落的粉塵在落入灰斗之前又重新吸附在布袋上，導(dǎo)致清灰效果不能滿足要求。在噴吹時(shí)間為150ms的條件下，增加噴吹壓力到0.6MPa時(shí)，除塵器出口會(huì)出現(xiàn)“冒灰”現(xiàn)象，這是清灰過度的表現(xiàn)。噴吹時(shí)間為200ms時(shí)，噴吹壓力達(dá)到0.3MPa時(shí)布袋壓力損失就已經(jīng)很小，繼續(xù)增加噴吹壓力布袋壓力損失反而增加，這是由于噴入壓縮空氣量過大使得已經(jīng)沉積在灰斗的粉塵又被吹起形成“二次灰”吸附在布袋上，使壓力損失增加。噴吹的壓縮空氣量過大，會(huì)使進(jìn)入布袋除塵器的煙氣受阻，速度變慢，使得煙氣中攜帶的粉塵堆積于連接管道中，導(dǎo)致管道阻塞。
根據(jù)以上分析，控制噴吹壓力在0.3~0.4MPa，噴吹時(shí)間在100一150ms滿足清灰要求，可指導(dǎo)實(shí)際工程現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際的壓縮空氣源對噴吹壓力和噴吹時(shí)間進(jìn)行選擇。但是噴吹壓力越大，越容易造成布袋的磨損。在本試驗(yàn)中，選擇噴吹壓力0.3MPa，噴吹時(shí)間120ms。
2、噴吹周期的分析
隨著濾袋壓差的增加，煙氣量先是逐步減少，減少到程度時(shí)下降，濾袋壓差的增加趨勢變緩，甚至有減小趨勢。當(dāng)煙氣量下降到初始的90%左右時(shí)，布袋前后壓差大約在750Pa左右。多數(shù)工程運(yùn)行中，以布袋除塵器壓力損失作為噴吹依據(jù)，壓差在1000Pa左右時(shí)開始噴吹。
當(dāng)初始過濾風(fēng)速為0.86m/min時(shí)，噴吹周期應(yīng)設(shè)定為240s左右；當(dāng)初始過濾風(fēng)速為0.63m/min時(shí)，噴吹周期應(yīng)設(shè)定為300s左右。本試驗(yàn)系統(tǒng)中以0.86m/min作為初始過濾風(fēng)速，噴吹周期設(shè)定為240s。
通過以上分析，以確定清灰三要素(噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時(shí)間)的數(shù)值，使除塵器能有良好的清灰效果，整個(gè)脫硫系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。在開始一次噴吹時(shí)的處理風(fēng)量比后來噴吹點(diǎn)的要大，布袋壓力損失則比較?。缓竺鎳姶迭c(diǎn)所對應(yīng)的處理風(fēng)量較小，布袋壓力損失較大。這是因?yàn)檫^濾開始時(shí)粉塵初層還沒有形成，布袋壓力損失較小，而噴吹并沒有破壞粉塵初層，所以開始一次噴吹后才是布袋除塵器的正常運(yùn)行階段。并對試驗(yàn)過程中布袋除塵器出口含塵濃度進(jìn)行記錄，均能滿足我國GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于顆粒物排放24h平均值低于50mg/m³的要求。對布袋除塵器在不同條件下運(yùn)行情況進(jìn)行試驗(yàn)：
1)對于粉塵濃度較高的情況，過濾風(fēng)速的選取以及噴吹條件的控制都有別于一般情況，過濾風(fēng)速應(yīng)小于一般情況下的選擇范圍，噴吹控制不能僅以除塵器的布袋壓力損失作為控制依據(jù)。
2)噴吹壓力過大時(shí)會(huì)造成清灰過度，使除塵器出口產(chǎn)生“冒灰”的現(xiàn)象。
3)清灰過程中噴入過多的壓縮空氣會(huì)使沉積在除塵器灰斗里的粉塵重新?lián)P起，并隨煙氣重新吸附在布袋上，影響清灰效果。
3、結(jié)論
1)在處理SO2濃度為600mg/m³模擬煙氣的試驗(yàn)中，通過對不同過濾風(fēng)速下布袋除塵器的運(yùn)行情況進(jìn)行考察，得出適合本系統(tǒng)運(yùn)行的過濾風(fēng)速應(yīng)在0.63一0.98m/min，在本次試驗(yàn)中，以0.86m/min作為脫硫脫硝設(shè)備運(yùn)行的過濾風(fēng)速；通過對除塵器噴吹清灰效果的研究，確定了系統(tǒng)“噴吹三要素”的數(shù)值：噴吹壓力為0.3MPa，噴吹時(shí)間為120ms，噴吹周期為240s。系統(tǒng)以試驗(yàn)確定的優(yōu)化參數(shù)運(yùn)行正常，可以達(dá)到預(yù)期的脫硫除塵效果。
2)通過對不同粉塵濃度的模擬煙氣進(jìn)行除塵試驗(yàn)，認(rèn)為需要處理的煙氣在的粉塵濃度范圍內(nèi)，除塵器運(yùn)行的過濾風(fēng)速應(yīng)隨粉塵濃度的增加而減小，噴吹所用壓縮空氣量應(yīng)增加；反之亦然。