脉冲布袋除尘器清灰系统的基本原理及优化设计

1概述

脉冲喷吹袋式除尘器是一种除尘净化设备，具有清灰效果好、净化、处量大、滤袋使用寿命长等优点。但是，脉冲喷吹清灰时，由于诱导气流产生负压使滤袋上部形成清灰死区，不能利用，从而减少了滤袋的过滤面积。影响脉冲喷吹清灰效果的主要因素有喷吹压力、喷吹时间、喷嘴直径、滤袋顶部与喷嘴之间的距离等，这些因素也影响了压缩空气的用量。另外，在实际工程中经常出现由于喷嘴的安装误差导致清灰不良的现象。因此，优化脉冲袋式除尘器清灰过程有着非常重要的意义。

2脉冲清灰系统简介

21脉冲清灰系统的基本原理

采用一般滤料的袋式除尘器，其过滤过程实际分成两个阶段：①首先是含尘气体通过清洁滤料，此时起过滤作用的主要是滤料(纤维)；②当滤料上捕集的粉尘不断增加时，一部分粉尘嵌入滤料内部，一部分附着在滤料表面形成粉尘层，此时含尘气体的过滤主要是依靠粉尘层进行的。粉尘层起着比滤料更为重要的作用，并使捕集效率显著提高。因此，袋式除尘器捕集的主要原因是靠滤料上形成的粉尘层的过滤作用，滤料则主要起着形成及支撑粉尘层的作用，而且清灰时应保留粉尘初层，过度清灰会引起捕集效率显著下降，加快滤袋损伤。

脉冲喷吹清灰的基本原理是：当滤袋内外的压力达到设定的上限，或者时间间隔达到设定值时，脉冲阀开启，将压缩空气在极短暂的时间内(不超过0.2s)高速喷向滤袋，同时诱导5~7倍的二次气流形成空气波，在滤袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击震动，使滤袋在短促的时间内进行“鼓一瘪一鼓”地往复变形，其粉尘层也随之发生变形、断裂，以块团状脱离滤布并受重力作用下落。清灰时，清灰气流在使滤袋膨胀变形的同时也穿过袋壁和粉尘层。

几种脉冲袋式除尘器的清灰机理，如加速度、剪切、屈曲拉伸、扭曲和逆向气流等。目前绝大多数研究者认为滤袋膨胀到位置时的较大反向加速度起主要作用。也有一些认为喷吹时逆向穿过滤袋的气流对清灰起作用。脉冲喷吹清灰同爆破过程有相似之处，清灰三要素是：反向加速度、滤袋内的压力峰值、内压力上升速度。以这三项指标衡量清灰效果不仅适用于脉冲袋式除尘器，也适用于反吹清灰的袋式除尘器。

22脉冲清灰系统的组成

所谓脉冲清灰，就是利用开通电磁脉冲阀，使一股压缩空气脉冲式地进入滤袋内部，引起短期膨胀和抖动，使附着在外壁上的粉尘和料饼从滤料上剥离，并借助重力掉入料斗后外排。至少有气包、脉冲阀、喷射管、控制仪四部分组成。

23脉冲清灰系统的理论分析

231清灰需气量计算

脉冲清灰系统清灰的目的是借助爆发式的气流动能将滤袋外侧积聚的粉尘剥离下来，因此需要有足够的清灰气量才能足够大的喷吹压力，喷吹压力直接影响布袋内各部位的压力，喷吹压力越大，清灰效果越好。清灰强度就是脉冲喷吹气流达到或超过各个基本条件的综合系数。

232脉冲阀打开时能通过的压缩空气量

脉冲阀有直角式和淹没式两种不同规格，淹没式比直角式的通气能力大、结构简单，价格也相对便宜，应优先选用。

3脉冲清灰系统的优化设计

脉冲是现代高的发展趋势，在进行脉冲喷吹袋式除尘器设计时应注意以下组成部件的参数优化。

3.1压缩气过滤系统

气包的进气口安装标准油污过滤三联件，二级过滤网孔径要小于5μm。三联件较好装有压力表，或直接在气包上安装。

3.2气包

气包的容量足够，一般要满足一次脉冲喷吹后气包内的压力降要小于初始压力，气包的进气口直径要尽量大；为了满足补气速度，大容量气包可设置多个进气输入管路。阀门安装在气包的上面或侧面，以避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷嘴进入滤袋。如果气包按压力容器的标准设计并有足够大的容积，其本体就是一个压缩气稳压气罐，不需另外安装。当气包前另设稳压罐时，稳压罐应尽量靠近气包安装，以防止压缩气经过细长管道而损耗压力。

3.3喷射管

喷射管的长度根据过滤袋的数量确定，壁厚则由其长度和材质硬度确定，以不会因喷射管自重而弯曲变形。在喷吹管上安装超音速引流喷嘴可防止喷吹气流偏离中心，从而提高喷吹效率。

喷嘴的孔径是确定脉冲喷吹系统的清灰压力和气流量的较主要参数。为了进入一个滤袋和然后一个滤袋的脉冲气流量的差值在10%以内，同一条喷射管上的喷嘴孔径可能会不同，远离气包喷嘴的孔径比靠近的小0.5~1.0mm。

3.4文丘里

文丘里的主要功能是喷吹压力，把自然扩散的气流集中起来，在文丘里底部的圆周围形成较大压力气流，地把清灰压力传送到滤袋底部。对风尘钻性强、滤料压力降比较高或滤袋比较长的除尘器，安装文丘里将提高清灰效率30%以上。由于文丘里管的出口直径缩小，经过滤料的气流将在文丘里的缩颈口局部加速穿过花板，这样会增加除尘系统的总体压力降。