水泥厂袋式除尘器阻力过高的原因及降阻措施

  0 前 言

  袋式除尘器是一种干法过滤类高效除尘设备，因其具有能处理微细粉尘、除尘效率高、结构简单、适应性强、系统运行稳定等优点，广泛应用于大气污染控制、工业产品物料回收以及工艺气体净化等方面。随着人们对环境的日益重视和环保标准的提高，尤其是对PM10、PM2.5等微粒的控制提上日程，再加上滤料和清灰技术的发展，袋式除尘器已成为性价比高的高效除尘设备。

  近年来，袋式除尘器在我国水泥工业得到越来越广泛的应用，在许多新建水泥生产线上全部选用袋除尘器，在老厂环保改造中也大多采用电改袋方案。在看到袋除尘器的优点的同时，我们也应充分认识到袋除尘器存在的不足，如部分袋除尘器存在设备阻力高、除尘效率降低、滤袋经常破损、滤袋使用寿命短等，主要是由于工艺设计选型和设备设计不合理、滤料选材不合理、滤料质量差以及生产运行维护不规范等导致的。在水泥生产过程中会出现袋除尘器运行阻力过高的现象，其危害性非常大，如导致除尘效率降低、滤袋破损、滤袋寿命缩短、系统运行不稳定、系统电耗高等不利情况。下面就对水泥厂袋除尘器阻力过高的原因及降阻措施进行分析探讨。

  1 袋式除尘器运行阻力

  袋式除尘器的运行阻力为进风口和出风口处全压的绝对值之差，表示气体流通过袋式除尘器所耗的机械能。一般压力损失可用压力计在袋式除尘器的设备现场测出。在实际工程中，袋式除尘器的运行阻力主要由结构阻力和过滤阻力两部分组成。

  1.1  袋式除尘器结构阻力

  袋式除尘器结构阻力是指由袋除尘器进出风口、阀门、灰斗、箱体及其分布管道引起的局部阻力和沿程阻力，结构阻力可借助相关设计手册规定的计算公式进行计算确定，主要计算公式为摩擦阻力计算公式和局部阻力计算公式。根据摩擦阻力计算公式可分析得出：在相同处理风量下，滤袋越长、内壁越粗糙、除尘器过流截面越小、气流上升速度越高，则摩擦阻力越大，其中，滤袋长度和除尘器过流截面也直观反映在气流上升速度上。因此，摩擦阻力大小主要受除尘器结构型式和制作工艺以及气流上升速度等因素的影响。袋除尘器各结构部件所产生的局部阻力可根据以下公式进行计算：

  袋式除尘器的局部阻力主要集中在除尘器进风口、出风口、阀门、进风道与袋室的过流截面、花板孔以及净气箱上。根据公式可分析得出：对于处理一定的气体，局部阻力大小主要受气流速度和局部阻力系数两因素的影响，因此，在设计袋除尘器结构时，要合理选用各过流截面的风速，同时尽量避免内部风速的突然大幅度变化。袋式除尘器结构阻力通常为200～500 Pa，此部分阻力不可避免，但可以通过设备结构优化设计和合理的流体动力设计而尽量减少，使其不超过除尘器总阻力的20%～30%。

  1.2  袋式除尘器过滤阻力

  洁净滤料阻力与滤料阻力系数和过滤速度成正比，通常情况下，洁净滤料阻力为50～200Pa,与滤料纤维结构、滤料结构及后处理方式有关。工程实践中，常用透气率指标表示洁净滤料的阻力特性，透气率越大，表示洁净滤料的阻力越小。

  其中，粉尘层比阻力与粉尘粒径、粉尘层空隙率、粉尘负荷以及滤料特性有关。所以粉尘层阻力大小受粉尘粒径、气体含尘浓度、粉尘负荷、滤料材质、过滤速度等因素影响。粉尘层阻力通常为500～2000Pa。

  2   袋式除尘器运行阻力过高的原因

  通过以上理论分析和实践总结，水泥厂袋式除尘器运行阻力过高可能有以下原因：

  （1）除尘器结构不合理

  （a)袋式除尘器结构过于复杂，含尘气流在除尘器经过各部件流速变化和流动方向变化的次数过多。例如，袋式除尘器进风系统的结构较复杂，按含尘气体流向，先后经历进风总管、变径管、阀门、直管、弯头和圆变方突然扩大管等部件，气体的能量消耗在方向和速度的数次变化之中。

  （b）进入灰斗后气流分布不均，水泥厂窑尾和窑头袋除尘器大多采用侧进风型式，含尘气体经斜导流板导流再通过下进风方式进人灰斗，易造成气流分布不均，产生偏流和斜向气流，造成设备运行阻力增加。

  （c）袋式除尘器进出风口、进气总管和支管、排气总管和支管、各种管件（弯头、变径管等）和调节阀门的风速过高。例如，将除尘器进风管道、排风管道内的风速设计得与除尘管道的风速相同（≥16~18m/s）。

  检查结构阻力是否过高的方法是分别测量设备阻力和花板两侧阻力，两者之差就是结构阻力。若该值超过设备阻力的40%~50%，则可认为结构阻力过高。

  （2）滤袋间距过小

  对于外滤式袋式除尘器，滤袋间距过小，会造成滤袋靠得太近，会导致滤袋之间积粉，含尘气流上升什速度过高，是造成设备运行阻力过高的原因之一。例如，对于长袋脉冲袋式除尘器，滤袋间距一般较小，滤袋长度较长，如袋笼和滤袋的垂直度控制不好，会使滤袋成堆聚在一起，使清下来的粉尘阻塞在滤袋之间，含尘气流上升速度增加，造成恶性循环。

  与滤袋间距过小相关的一个问题是，袋间气流上升速度过大，加剧了粉尘再吸附，也导致设备阻力上升。

  （3）灰斗堵塞

  对于水泥厂用袋式除尘器，进风方式基本是采用直接从灰斗进风和间接从灰斗进风两种方式当除尘器灰斗积存粉尘过多时，会严重堵塞进气通道，导致设备阻力过高。出现这种情况可能有灰斗下卸灰装置损坏、卸灰装置下游的输送装置故障或损坏、卸灰装置被异物卡塞或卸灰间隔时间过长等原因。

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  （4）滤袋堵塞

  滤袋堵塞是设备阻力过高最常见的原因。导致滤袋堵塞有以下几种因素：

  （a）含尘气体结露导致粉尘在滤袋上粘结。当结露比较严重时，即使是覆膜滤袋也会产生这种粉尘粘结现象。在水泥厂产生该气体结露、粉尘粘结现象主要有烘干机袋除尘器、窑尾袋除尘器和水泥磨袋除尘器。

  （b）除尘器壳体密封不严密，致使雨水漏入造成滤袋潮湿和粉尘粘结。因水泥厂单条水泥生产线规模的不断扩大，使用的袋式除尘器的规格和体积也相应增大，为简化布置和节约成本，将窑尾袋除尘器、水泥磨袋除尘器等布置在室外，因除尘器为负压操作，一旦遇雨雪天气，除尘器就会因自身密封不严而漏水。具体原因为：除尘器顶盖和顶门密封不好、除尘器顶部没做泛水或泛水坡度不够、各安装连接部位焊接气密性不够和法兰连接密封不良等。

  判断滤袋是否堵塞的方法是检测花板两侧的压差。若该压差过高，则可确认滤袋出现堵塞。

  （5）粉尘进入滤料深层

  细微粉尘进入滤料深层导致滤袋的残余阻力升高。残余阻力升高到一定程度，滤袋便失效。

  判断方法是检测花板两侧的压差。若该压差过高，则可判断粉尘进入滤料深层。

  （6）过滤风速过高

  出现这一情况可能由于设计时确定的过滤风速过高，也可能是运行时风机的调节阀门开启过大而导致处理风量超过设计风量。此时除尘器的结构阻力和滤袋过滤阻力都将显著超过设计值。

  （7）清灰周期过长

  在定时控制下，清灰间隔过长；或者在定压差控制方式下，清灰间隔过长，都将导致清灰周期过长。对于水泥厂窑尾长袋脉冲袋除尘器，当型号规格较大时，若每次喷吹1个脉冲阀，则由于脉冲阀数量众多，就可能使清灰周期过长。清灰周期过长的结果是，清离滤袋的粉尘少于被收集的粉尘，设备阻力因而高于预期值。

  （8）清灰强度不足

  清灰强度不足可能由以下原因引起：

  1）选择的清灰方式能力较弱，不适应粉尘特性；

  2）对于反吹风袋式除尘器，反吹风量太小，或清灰时间不够，或三通阀关闭不严；

  3）对于脉冲袋式除尘器，喷吹压力过低，或喷吹时间过短，脉冲阀因而没有充分开启。

  （9）清灰装置发生故障

  3 降低袋式除尘器运行阻力的措施

  针对以上袋除尘器阻力高的主要原因，下面逐条提出降阻的措施和方法：

  （1）针对“除尘器结构不合理”的降阻措施

  1）简化除尘器结构，特别是进风的结构，减少含尘气流在除尘器内流速和方向的变化次数。

  2）对进风系统进行优化设计，合理布置百叶状导流板并设计合理的角度，使各袋室达到相近的过滤负荷，且最大限度地增加粉尘的惯性沉降量，减少滤袋上粉尘吸附量，大大降低滤袋的过滤阻力。

  3）扩大除尘器入口和出口管段及阀门断面，适当降低风速。例如，除尘器进、出口管道的风速取值为≤14m/s；调节阀门的风速取值为≤12m/s。

  （2）应当将滤袋间距适当增大。通常滤袋之间的净距离以不小于50mm为宜。

  （3）针对“灰斗堵塞”的降阻措施

  应及时查明灰斗堵塞的具体原因，分别采取修复灰斗下的卸灰装置、修复下游的输送装置、排除卸灰装置卡塞异物，或增加卸灰次数等措施。

  （4）针对“滤袋堵塞”的降阻措施

  1）对箱体和灰斗加强保温，保持箱体内温度，确保箱体内温度高于露点温度15℃以上；对于吸湿性强的粉尘，应保持箱体温度高于该种粉尘在该系统内吸湿的温度。在除尘器停机后，应通过延长尾排风机的运行时间将废气尽量排干净。

  2）及时更换已被堵塞的滤袋。

  3）更换或调整顶盖、检查门或法兰的密封件，加强补焊箱体的漏洞，使箱体密封严密。

  （5）当发现存在粉尘进入滤料深层的现象后，应及时将失效的滤袋更换为合适材质的新滤袋。

  （6）针对“过滤风速过高”的降阻措施

  1）若是过滤风速设计过高，应增加袋室数量和滤袋数量以增加总过滤面积，使过滤风速值控制在合理的范围内。选取过滤风速主要考虑袋除尘器型式、清灰方式、滤料材质和含尘浓度等因素，如对于窑尾用低压长袋脉冲袋除尘器，当滤料选用克重为550g/m2P84（聚亚酰胺）滤料时，建议净过滤风速选1.0m/min以下，当滤料选用950g/m2P84玻纤复合毡覆膜滤料，建议净过滤风速选取值在0.9m/min以下。

  2）若是调节阀门开度过大所致，应将调节阀门开度调节到合理开度。

  （7）针对“清灰周期过长”的降阻措施

  应调整清灰程序，缩短清灰间隔。对于脉冲阀数量较多的脉冲袋式除尘器，每次可同时喷吹位于不同单元的两个或更多脉冲阀。

  （8）针对“清灰强度不足”的降阻措施

  1）选择强力清灰方式（或改造除尘器，以增强清灰能力）；

  2）改造或调整清灰装置；

  3）调整清灰控制器的参数。

  （9）当发现清灰装置发生故障后，应及时修理或更换清灰装置。