布袋除塵器帶負荷運行時各影響因素的分析

　　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例比較少，所以還沒有總結(jié)出合適的運行參數(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。當濾料表面形成粉塵層后，粉塵層也對粉塵有捕集作用。濾料纖維的過濾機理也存在于粉塵層的過濾過程中，其中主要是篩分效應。篩分效應是指濾料間的空隙或濾料上的粉塵間的空隙較塵粒小時，有利于篩分阻留。布袋除塵器開始運行時，新的布袋上沒有粉塵，運行一段時間后會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。布袋除塵器的設計要求是將壓力損失減小到較低程度，這樣可以降低整個除塵系統(tǒng)的阻力，從而達到優(yōu)化除塵效果，降低除塵系統(tǒng)風機能耗的目的。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。開始一項所占的比重較大。在脈沖時間、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。當一條布袋或一個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%。當清灰不時，附著層呈斑點狀，如果繼續(xù)濾塵，則壓力損失將會增加。
在本試驗中，針對北京科技大學環(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臺。為了的研究脈沖除塵器在脫硫系統(tǒng)中的運行情況，根據(jù)脫硫系統(tǒng)的運行要求，通過試驗來確立合適的過濾風速、噴吹周期、噴吹時間和噴吹壓力等運行參數(shù)，以期布袋除塵器能在本試驗系統(tǒng)中、的運行，并通過優(yōu)化條件盡量降低運行費用。
1、過濾風速對布袋除塵器的影響
在實際工程運行中，過濾風速由濾袋材質(zhì)、粉塵粒徑、物化性質(zhì)、清灰方式等有關(guān)。在處理風量恒定的前提下，增大過濾風速可降低過濾面積，提高濾料的處理能力，并使設備小型化。但過濾風速變大，會使濾袋壓差增大，且已附著在濾料上的細小粉塵擠壓過去，影響除塵效率和布袋的使用壽命；過濾風速小，壓力損失小，效率提高，但增大了過濾面積，除塵器的體積、占地面積及投資費用。
初始過濾風速為1.32m/min時，經(jīng)過60s左右，就下降到180m3/h，隨之下降速度越來越快，處理風量的減小使過濾風速變小，壓差增長變得緩慢，并面臨堵塞的狀態(tài)，1.32m/min不適合應用于本試驗系統(tǒng)中。初始過濾風速為0.98m/min時，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間，運行穩(wěn)定后每經(jīng)過1505左右需要清灰；初始過濾風速為0.63m/min時，煙氣量經(jīng)過350s左右降至90%，然后開始減小，運行穩(wěn)定后每經(jīng)過300s左右需要清灰。由圖Sd可知：初始過濾風速為0.31m/min時，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。從試驗結(jié)果可以看出，系統(tǒng)阻力變化較快，若頻繁頻率高，將導致系統(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速下壓力損失和處理風量變化情況的分析，在本試驗的煙氣脫硫系統(tǒng)中，初始過濾風速選擇在0.63一0.98m/min，能較好的滿足工作要求，在后續(xù)試驗中選擇0.86m/min作為初始過濾風速。
無論噴吹時間的長短，噴吹壓力過小時，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增加噴吹壓力時清灰效果變化明顯，但是只有在噴吹時間足夠長的情況下才能達到要求的清灰效果。噴吹時間為50ms時，由于采用在線清灰，噴吹時間過短，噴吹閥膜片打開并不，噴入的壓縮空氣量不足，會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，導致清灰效果不能滿足要求。在噴吹時間為150ms的條件下，增加噴吹壓力到0.6MPa時，除塵器出口會出現(xiàn)“冒灰”現(xiàn)象，這是清灰過度的表現(xiàn)。噴吹時間為200ms時，噴吹壓力達到0.3MPa時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，會使進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，噴吹時間在100一150ms滿足清灰要求，可指導實際工程現(xiàn)場根據(jù)實際的壓縮空氣源對噴吹壓力和噴吹時間進行選擇。但是噴吹壓力越大，越容易造成布袋的磨損。在本試驗中，選擇噴吹壓力0.3MPa，噴吹時間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，減少到程度時下降，濾袋壓差的增加趨勢變緩，甚至有減小趨勢。當煙氣量下降到初始的90%左右時，布袋前后壓差大約在750Pa左右。多數(shù)工程運行中，以布袋除塵器壓力損失作為噴吹依據(jù)，壓差在1000Pa左右時開始噴吹。
當初始過濾風速為0.86m/min時，噴吹周期應設定為240s左右；當初始過濾風速為0.63m/min時，噴吹周期應設定為300s左右。本試驗系統(tǒng)中以0.86m/min作為初始過濾風速，噴吹周期設定為240s。
通過以上分析，以確定清灰三要素(噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時間)的數(shù)值，使除塵器能有良好的清灰效果，整個脫硫系統(tǒng)能夠穩(wěn)定工作。在開始一次噴吹時的處理風量比后來噴吹點的要大，布袋壓力損失則比較??；后面噴吹點所對應的處理風量較小，布袋壓力損失較大。這是因為過濾開始時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行階段。并對試驗過程中布袋除塵器出口含塵濃度進行記錄，均能滿足我國GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》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行情況進行試驗：
1)對于粉塵濃度較高的情況，過濾風速的選取以及噴吹條件的控制都有別于一般情況，過濾風速應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)噴吹壓力過大時會造成清灰過度，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模擬煙氣的試驗中，通過對不同過濾風速下布袋除塵器的運行情況進行考察，得出適合本系統(tǒng)運行的過濾風速應在0.63一0.98m/min，在本次試驗中，以0.86m/min作為脫硫脫硝設備運行的過濾風速；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，噴吹時間為120ms，噴吹周期為240s。系統(tǒng)以試驗確定的優(yōu)化參數(shù)運行正常，可以達到預期的脫硫除塵效果。
2)通過對不同粉塵濃度的模擬煙氣進行除塵試驗，認為需要處理的煙氣在的粉塵濃度范圍內(nèi)，除塵器運行的過濾風速應隨粉塵濃度的增加而減小，噴吹所用壓縮空氣量應增加；反之亦然。