在袋式除尘器设计过程中,往往偏重于各项技术经济指标,忽视内部流场的合理性和滤袋使用寿命,致使滤袋损坏。
1.气流上升速度过快
在除尘器箱体内含尘气流上升速度过快,是导致滤袋下部破损的重要原因。在内滤式袋式除尘器中,气流上升速度以滤袋的滤料面积乘以过滤速度再除以滤袋底部的敝口面积来计算。
式中 vk——除尘器气流上升速度(m/min);
Sa——单条滤袋过滤面积(m2);
vc——过滤速度(m/min);
S——滤袋口面积(m2)。
对反吹风袋式除尘器,理论上讲,含尘烟气穿过滤袋的过滤风速不超过0.8~1m/min,这个速度是均匀垂直于滤料表面的,但实际上烟气穿过滤袋过程比较复杂,烟气进入滤袋后,气流穿过滤袋的速度v如图7-33所示,主要由两个速度矢量构成。v1是气流沿滤袋法向穿过滤袋的速度,也就是过滤风速,这个速度由滤袋底部向上逐渐增大;v2是气流沿滤袋轴向上升的速度,是气流进入滤袋时的速度,这个速度由滤袋底部向上逐渐减小;v是由v1、v2两个速度矢量合成的,v是真正气流穿过滤料时的速度。气流是穿过花板开孔进入滤袋的,所以进入滤袋实际的速度应为气流穿过花板实际开孔面积的速度。而花板实际开口面积要比过滤面积小得多,以φ300mm×10000mm滤袋为例,开口面积为3.14×0.32/4m2。那么,气流进入滤袋的速度,即v2,为:这个速度比0.8~1m/min的过滤风速大得多。气流进入滤袋后,v1迅速增大,v2迅速减小,从而形成v这个冲击滤料内表面的速度,这个速度很大是过滤速度的100多倍。当粉尘硬度大,形状不规则,具有尖、刺、锋利边角等物理特性时,在距离滤袋底部1m以内的位置对滤袋冲击力最强、摩擦力最大,因而迅速磨坏滤袋。对一般粉尘,如果长时间冲刷滤袋也会磨坏滤袋。由于这种原因损坏的滤袋如图7-34所示。
外滤袋式除尘器的气流上升速度按滤袋底部等高的平面上气体上升流速来衡量。计算方法是用一个分室的截面积减去滤袋底截面占有的面积,再除该分室的气体流量,见下式
图7-33 含尘烟气穿过滤袋过程
图7-34 上升气流冲刷磨损滤袋
式中 vk——除尘器气流上升速度(m/min);
SA——滤袋室截面积(m2);
n——滤袋室滤袋数量(个);
S——每只滤袋底部占有的面积(m2);
QA——滤袋室的气体量(m3/min)。
外滤式脉冲除尘器因气流上升速度过快造成的滤袋损坏如图7-35所示,如果粉尘为磨损性强的粉尘,如焦粉等,磨损现象更为严重。
2.滤袋阻力高
脉冲袋式除尘器的滤袋与袋笼之间的摩擦是随着过滤-清灰过程进行经常发生的,在正常阻力下磨损并不严重。如果设计参数取不对,脉冲袋式除尘器清灰不良,阻力过大,则滤袋内外压差增大,使滤布承受过滤压力迅速增加,导致滤袋与袋笼之间的摩擦力加大,造成滤袋物理磨损加快。这是因为,两物体之间的摩擦力与外力大小成正比,
即 F=µFN (7-7)
式中 F——摩擦力(N);
µ——摩擦因数;
FN——滤袋受到的压力(N),外部压力越大则摩擦力也越大,滤袋受到的摩擦力加大,则滤袋损坏加快。滤袋被袋笼磨破的情况,这种情况见于滤袋下部。如图7-36所示。要避免滤袋与袋笼间的磨损,采取良好的清灰方式,适当降低过滤速度,减少滤袋内外压差,应当是有效的技术措施。
图7-35 滤袋下部磨坏(www.daowen.com)
图7-36 滤袋被袋笼磨破
3.清灰气流冲刷
脉冲袋式除尘器滤袋袋口附近破损的主要原因是滤袋受清灰喷吹气流冲刷造成的。脉冲气流冲量如下式:
I=Ft (7-8)
式中 I——气流冲量(Ns);
F——恒力(N);
t——力的作用时间(s),力的方向由F决定。
一般设计要求是喷吹气流中心与滤袋中心在一条直线上,但做到这一点很困难,实际状况是喷吹气流总是发生歪斜,高速气流直接吹到滤袋内侧,气流从喷吹管吹出速度由下式计算。
式中 v2——从喷吹气流速度(m/s);
T0——压缩空气初始温度(K);
p2——喷出口气体压力(Pa);
p0——进口气体压力(Pa)。
按此式计算气流速度高于声速。超音速气流从喷口出来后会继续加速形成激波。激波以如此高的速度直接吹向滤袋,滤袋长时间承受高速激波冲刷,就会损坏,如用玻璃纤维滤袋其耐折性差则损坏速度更快。如图7-37、图7-38所示。为避免袋口附近损坏,在袋口装设导流文氏管是最有效的办法。在许多情况下,文氏管的导流作用比诱导二次气流的作用更重要。这就是为什么许多脉冲袋式除尘器在袋口安装文氏管的根本原因。
图7-37 滤袋被吹坏部位
图7-38 滤袋损坏外观
4.设计气流不合理
合理的设计是保证滤袋寿命的前提,但在袋式除尘器设计过程中往往过分注重各项经济指标,而易忽视过滤室箱体内气流流场分布的合理性。由于气流分布不合理,会导致袋间速度过快,造成滤袋损坏的现象时有发生。最典型的是早期机械回转扁袋除尘器,其过滤箱体内滤袋布置密集度是现有除尘器中最大的,由此造成气流对滤袋的冲刷损坏(见图7-39)。滤袋的长径比选择不合理,也会造成袋口速度过快而磨损滤袋。
除尘器的进气分布不均,容易使高含量的大颗粒粉尘直接冲击局部滤袋,造成废气进口处部分滤袋穿孔(见图7-40)。
图7-39 气流对滤袋底部的冲刷损坏
图7-40 气流对滤袋的磨损
滤袋间的距离过小、除尘骨架弯曲容易造成滤袋间的磨损,例如玻璃纤维彼此之间的磨损就很敏感,应调整、安装牢固滤袋并更换弯曲的骨架。滤袋与骨架的直径相差太小时,清洗效果不佳,应提高清洗周期和提高喷吹空气的压力;直径相差太大时,滤袋与骨架的摩擦会加速滤袋磨损。较佳的配合为,滤袋比骨架的周长大10mm左右,长度应该一致,对某些滤布随温度变化较大而且有伸长的特性时,需特别注意。
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