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LPMC型防爆布袋除尘器的设计与应用
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LPMC型防爆布袋除尘器的设计与应用

编辑:广州崇景环保    发布时间:2019-04-23 17:10  来源:www.chongjingep.com

LPMC型低阻高效长袋脉冲喷吹防爆除尘器主要用于处理高浓度高挥发分易爆含尘气体。如冶金、电力、建材等工业常用的煤粉,其制备过程中的气体粉尘浓度一般在400~1000g/m³,温度一般在60~110℃,且含有一定的水分。

1工作原理

含尘气体由入口法兰进入除尘器均风导流室行预除尘,因风道截面扩大,风速降低,部分粉尘在灰斗壁上沉降,细微粉尘则随着气流经过灰斗上端面和侧面栅格幕墙均匀导入滤袋室,粉尘被阻留在滤袋外侧,而穿过滤袋的净化气体经过滤袋上口进入到上部净气室,后排入大气。积附在滤袋外侧的粉尘,一部分靠自重落入灰斗中;另一部分继续留在滤袋外表面,并使得设备阻力逐渐升高。为此,每隔一定时间或达到预定阻力就需要清灰一次。清灰采用脉冲喷吹方式,卸灰采用防爆型回转式卸灰阀,从而达到卸灰和锁风的目的,见图1。

除尘器的清灰、卸灰、温度检测及报警采用PLC自动控制系统。系统灵活、准确可靠,脉冲阀的清灰周期可以任意调节。在除尘器入口管道和每个灰斗均设置热电阻以实现对温度的检测,超温时可发出报警信号。

2新型泄压防爆装置

2.1结构形式的确定

泄压防爆门有两个重要指标,首先是泄压防爆的安全性,防爆门能按照预先设定的泄爆压力泄爆,确保设备使用的安全;其次是为满足密封需要,漏风率要小于2%。为满足这两点要求,大家根据布袋除尘器大袋室的特点,研制新型大袋室膜片重力复合式泄压防爆门。该泄压防爆装置由门盖、配重锤、压杆、壳体、销轴和防爆膜片等构成,具体结构示意见图2。

需选用专业厂家生产的防爆膜片。将防爆膜片用法兰框倾斜平整地固定在壳体上,防爆门门盖周边粘有密封胶条,门盖靠自身的重力通过合页倾斜密封地盖在壳体上,保证正常工作时的气密性。当除尘器内部压力超过设定压力时,防爆膜片沿划痕处破裂,门盖也随即打开释放压力。泄压防爆装置释放压力可根据实际要求,通过调整膜片的厚度和门盖上的配重锤的数量和位置来进行调整,气体释放后,防爆门的门盖靠重力自动关闭恢复原状,保持原来的密封效果。

该防爆门由于具有双重密封措施,密封效果较好,除尘器的漏风率可以确保<2%。另外,为防止防爆门膜片内侧含尘气体的结露,设计时在防爆门门盖内表面敷设保温层。

2.2泄压面积和防爆门规格的确定

对于泄压防爆装置的泄压面积,到目前为止,世界上还无理论计算公式,大多是根据试验或经验总结出来的。目前常用的计算方法有德国工程师协会提出的VDI3673的诺模图;根据美国防火协会泄压面积计算图和易燃粉尘的通风比(泄压面积与设备容积之比),煤粉的通风比一般为135(m²/m³)左右。根据以上经验公式计算泄压面积,并根据结构形式确定防爆门的规格和数量。

3栅格幕墙预收尘均风技术

过去的防爆布袋除尘器一般采用导流板作为均风预收尘措施,其使用的滤袋多为短袋,长度大多为2450~3050mm之间,通过底部进风,基本能满足要求,但是就是这样的短袋,亦会造成除尘器内的气体上升速度过大,除尘器的阻力偏大。例如,气箱脉冲防爆布袋除尘器在处理高浓度废气时,一般阻力在1470~2000Pa之间。

大家通过模型试验,在进气部位设置栅格隔离幕墙,使进入除尘器的气体能从滤袋的上部、中部、下部和底部的多个部位同时进入而进行过滤,避免了滤袋的不均匀进风,有效地克服了长袋结构除尘器内部间隙风速过快的弊病,除尘器的阻力≤850Pa,有效延长滤袋的寿命。同时,其还可以使进入除尘器气体的流动状态改变,对含尘气体进行预收尘,对于入口含尘浓度在1000g/m³左右的气体,除尘效率可以达到50%左右。

栅格隔离幕墙的设置有两种方式:

1)单片式栅格均风幕墙

对于小型的布袋除尘器(风量≤30000m³/h),为简化结构,一般不设专门的进风通道,直接在除尘器的壳体上设置进气口,在进口设置栅格均风幕墙,其结构见图3。

2)组合式栅格均风幕墙

对于大中型的布袋除尘器(风量≥30000m³/h),一般需设置专门的进风通道,栅格均风幕墙直接设计在进风通道内,气体首先进入除尘器的进风通道内,经过栅格均风幕墙和均风导流板进行均风,其结构见图4。

4清灰方式的选择

目前,粉尘爆炸危险场所防爆布袋除尘器的清灰方式主要有反吹清灰、气箱脉冲清灰和脉冲喷吹清灰三种方式。其特点如下:

反吹清灰方式:清灰动能低,清灰效果较差,采用分室离线清灰方式,设备体积庞大、钢耗高、运行阻力大,只适合处理低浓度含尘气体,清灰时引入大量的新鲜冷空气,不利于抗结露和防爆。其优点是可实现在线检修、换袋。

气箱脉冲清灰方式:清灰动能较大,能处理高浓度含尘气体,由于采用一只或二只脉冲阀给一个袋室清灰,要保证清灰干净,袋室不能太大,滤袋也不能太长,一般情况下滤袋长度L≤3500mm。可实现分室离线清灰,但因设备内负压较大,不易实现在线检修、换袋。处理大风量高浓度的废气时,清灰周期短,有时需要两个或多个袋室同时清灰工作,从而造成清灰时滤袋的有效利用率低。气箱脉冲清灰需要采用高压压缩空气,压力一般在0.5~0.7MPa。

脉冲喷吹清灰方式:清灰动能大,能逐排均匀地对除尘器内部的每条滤袋实现彻底清灰,运行阻力小,滤袋长度L≥6000mm,且长径比大,设备体积小、占地面积少、钢耗小。根据性能需要可实现离线清灰或在线清灰。

反吹风式清灰和气箱脉冲式清灰方式由于都是整个袋室同时清灰,难免造成部分滤袋不能及时清除干净,对于处理含高浓度煤粉的废气,就留下了因煤粉长期在滤袋表面滞留堆积而自燃的隐患。

根据各清灰方式的特点和现有除尘器的应用效果,大家选用脉冲喷吹清灰。

5脉冲阀及喷吹压力的确定

本项目采用故障率低的淹没式脉冲阀。为使压缩空气在脉冲阀的控制下对每条滤袋实现可控清灰,采取以压缩空气包为主干,通过若干根喷吹管对应于各排滤袋的布置方式。每根喷吹管与一只脉冲阀连接,通过脉冲阀来控制压缩空气是否进入喷吹管,每只脉冲阀控制一排滤袋的清灰。当滤袋的长度及每排滤袋的数量确定后,喷嘴的孔径是一个非常重要的参数。

该项目的袋除尘器处理风量为48500m³/h,由此大家确定选用G3"脉冲阀,喷吹管直径也为G3",每只脉冲阀可以喷吹12~15条滤袋,即每根喷吹管上的开孔数量为12~15个,孔径以18~26mm左右为宜。在处理入口浓度400~1000g/m³的含尘废气时,将清灰压力选定为0.15~0.2MPa。

6滤袋设计

6.1滤袋尺寸的确定

根据确定的清灰方式和箱体结构,采用外滤式圆形滤袋。根据脉冲阀的喷吹特性参数,确定单排喷吹的滤袋数量。试验证明,对于采用G3"淹没式脉冲阀喷吹的滤袋,其长度可达6000~8000mm以上。在试验阶段为防止滤袋下部清灰不彻底,杜绝煤粉的表面堆积,将滤袋的规格确定为Ф130mm×6000mm。

6.2滤料的选择

滤料的选用依据主要有五点,大家结合每点进行分别考虑。

1)根据含尘气体的特性选用滤料。具体包括含尘气体的温度、湿度、腐蚀性、可燃性和爆炸性,其中含尘气体的温度是选用滤料的一个首要因素,据此可选用常温滤料。为防止滤袋结露,对壳体进行保温,以保证气体工况温度高于露点温度10~20℃。

2)根据粉尘的性质选用滤料。具体包括粉尘的形状和粒径分布、粉尘的附着性和凝聚性、粉尘的吸湿性和潮解性、粉尘的磨琢性、粉尘的可燃性和爆炸性。按粉尘的性质分类,可列出选用滤料的基本导则。高挥发分的微细煤粉属于易燃易爆粉尘类,具体导则见表1。

3)根据清灰方式选用滤料。不同清灰方式清灰能量、滤袋形变特性不同,宜选用不同结构品种的滤料。对于脉冲喷吹清灰方式,具体优选顺序见表2。

4)根据工艺和设备的特殊要求选用滤料,如高浓度工艺收尘、排放标准要求、稳定低阻的性能要求等。故宜选用刚度较好的厚实型滤料,表面经压光、浸渍、涂布或拉毛等处理。

5)根据工艺除尘系统选用滤料。对于煤粉制备工艺,袋除尘器均推荐选用抗静电聚酯(涤纶)针刺毡。对于本项目,大家选用了普通的550g/m²抗静电涤纶针刺毡滤料,具体性能参数见表3,其静电特性要求见表4。另外,对除尘器壳体进行接地,接地电阻小于4Ω。

7过滤风速的确定

根据所选滤料的性能、高浓度的废气性质和粉尘排放标准,再结合各工业煤粉制备工艺推荐过滤风速值,确定过滤风速为1.0~1.2m/min比较适宜。

8技术创新点和技术特点

LPMC型低阻高效脉冲喷吹防爆布袋除尘器是利用低压压缩空气在短时间内释放气流逐排冲击滤袋

从而达到清灰的目的,采用带阻流板的前处理结构和单室大防爆泄压门的结构,确保设备的防爆安全性能。

该除尘器具有以下技术特点。

1)采用栅格幕墙预收尘均风技术,使除尘器内部进入长滤袋的气体均匀分布,同时减轻滤袋的负荷,可以有效降低除尘器的阻力,延长滤袋的使用寿命。

2)采用新型大袋室膜片重力复合式泄压防爆装置,确保除尘器的安全性,该防爆装置能迅速释放压力,密封性好,减少氧气的进入,从而达到安全运行的目的。

3)采用低压脉冲喷吹清灰机构和喷射导流管技术,利用较少量的压缩空气诱导尘器净气室内经过滤后具有一定温度的干净贫氧气体作为清灰气流,其优点:

①大限度减少新鲜氧气进入除尘器内,在不用氮气或惰性气体清灰的情况下,同样能防止除尘器内煤粉产生燃爆;

②大限度减少冷空气进入除尘器内,有效避免除尘器结露,使滤袋内外的阻力保持较小。

4)该除尘器利用0.15~0.20MPa压缩空气配合喷射导流管技术,对滤袋分排进行清灰,每条滤袋都有一个喷嘴及导流管与其对应,从而使清灰效果较气箱式更为彻底,特别是滤袋较长(>6000mm)时,清灰效果更为明显。

5)采用在线清灰技术,增大了有效过滤面积,且脉冲喷吹式较其他分室清灰系列利用效率更高,净过滤风速更低。

总之,低阻高效脉喷防爆布袋除尘器清灰彻底,耗气量低,带入自由空气量更少,能适应于较长滤袋,能够降低除尘器的燃爆危险性,运行更安全,且制造成本较低,具有较好的经济性能。

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