1、2010年9月 第3期袋式除尘器喷吹距离的研究深圳奥意建筑工程设计有限公司 李筱秋摘要清灰是袋式除尘器长期稳定运行的关键，喷吹系统中的喷吹管到滤袋间的距离又直接影响清灰效果。通过试验的方法分别从滤袋最大反向加速度、电脉)中时间、喷吹管到滤袋的距离等方面研究清灰效果，为正确选择脉冲机制提供有益的帮助。关键词袋式除尘器；射流；清灰效果；距离；最优化Research on the Jet Dist、ance of BagfilterLi XiaoqiuAbstract The bag filter becomes one of the most effective equipments for du
2、st control in coal fuod boilers山e volume of air injectionby diaphragm valve effects result of the pulse cleaning systemThis article analyze mlations between the air volume and the effect of epulse cleaning system on pressure of header tank and volume of header tank by experimental methodThe author h
3、ope this article cloudprovide some help to choose injection system correctlyKeywords Bag filter；Jet；The effect；Distance；Optimization0 引言随着国家大气污染物排放标准日益严格，除尘技术中袋式除尘器逐渐成为各行业工业炉窑排放烟气除尘把关的关键设备。清灰技术直接影响袋式除尘器的使用寿命及性能【1】，而大型袋式除尘器系统中清灰装置趋向于采用脉冲清灰装置。脉冲清灰系统中喷吹口与滤袋的距离大小的选择又是系统的关键。距离小脉冲气流强度大，这样气流容易打坏滤袋；距离大又使到达滤
4、袋底部的气流强度不足以清除滤袋上的积灰。喷吹管到滤袋的距离的选择对优化设计及保证滤料使用寿命具有重要作用，主要运用试验的方法和理论的方法从滤袋最大反向加速度、电脉冲时间、喷吹管到滤袋的距离几个影响阀耗气量的因素出发研究耗气量对清灰效果的影响。1 关于清灰机理的探讨在研究脉冲袋式除尘器清灰机理的过程中，国内外大量学者认为袋式除尘器的清灰主要依赖于反吹(脉冲)气流作用，其分歧主要在清灰气流将粉水李筱秋，女，197 8年10月生，大学，工程师518031深圳市福田区华发北路30号13632816699E-mail lixqaedesigncorncil收稿日期：2010723尘吹落和惯性力作用(柔性
5、滤袋振落)上，对于清灰机理，前者认为是气流吹落作用，后者则认为惯性力作用。关于这两者对清灰所起的作用MJEllenbeeker和DLeith【2】通过研究指出，如果逆向清灰气流要吹掉沉积在滤袋上的粉尘，其速度必须比过滤气流高得多。FLoffert3】曾测得，在大多数情况下，将粉尘颗粒从滤袋上吹落的逆向清灰气流的速度至少要10 ms一20 ms。而Ellenbeeker和Leith在实验室测得脉冲喷吹时穿过滤袋的气流速度仅为003ms一005 ms，因此可以认为脉冲喷吹气流对粉尘剥落所起的作用很小。脉冲喷吹清灰主要是由于滤袋振动产生的反向加速度，使尘粒获得较大惯性力才使其具有很高的清灰效率。一项
6、试验也支持了上述观点。试验中将袋笼的直径稍微缩小，并在袋笼上楔入圆棒来缩小滤袋与袋笼之间的空隙限制滤袋壁面的运动，同时尽量保持压缩空气脉冲的恒定，以使逆向气流不发生大的变化。试验结果发现，清灰后的滤袋两侧剩余压差显著增加。说明在逆向气流不变的条件下，只是滤袋被绷紧后袋壁的运动大大受限，因而其膨胀到极限位置时受到的冲击振动大为减弱而减弱清灰效果。工程应用中也曾发现滤袋在袋笼上绷得过紧而清灰不良的情况。本文取滤袋的最大反向加速度大小作为评价清灰效果的好坏。万方数据32赭挣与空坜发术aC如4C 2010年2试验装置的组成本试验系统通过测试气包压力、气包温度、喷吹管上压力、滤袋不同部位的加速度，测量结
7、果通过软件保存到计算机中。本试验测试系统示意图见图1。气包压力传藤器厅而两丽数撂线喷吹瞩9测点2：酽储气罐 压力，加速度测点：割卜一、7教撂采集拒压力加速度测点2 I电；一聘压力，加速度测点3厂叫图1脉冲阀喷吹量测试系统示意图袋式除尘器清灰研究试验系统分成三部分：喷吹系统、袋笼和滤袋、数据采集系统。21喷吹系统脉冲喷吹系统由空气压缩机、储气罐、脉冲阀、喷吹导管等几部分组成，这是实验研究的核心部分，实验主要围绕这部分展开。(1)压缩空气来源本实验系统采用了两个储气罐，以稳定压力。一级储气罐之间与空气压缩机相连，其压力主要在06 MPa。07 MPa浮动，二级储气罐压力稳定在06 MPa。气包的压
8、力主要通过二级储气罐后的减压阀来调节。(2)电磁脉冲阀本实验中所用到的脉冲阀主要是某国外3”淹没式脉冲阀B。(3)喷吹管喷吹导管与脉冲阀相连，开有喷吹孔，压缩空气从喷吹孔喷出后进入滤袋。、实验所用喷吹导管规格为DN78 mm，共开有16个喷吹孔，喷吹口采用同一管径DNl9 mm。喷吹管为带喷嘴的，喷嘴尺寸为DNl9 mm59 mm。22袋笼和滤袋为了模拟实际工况中滤袋附尘时滤袋阻力的状态，实验所用滤袋为玻纤加覆膜处理，它在1 mrain过滤风速下的阻力780 Pa。滤袋直径为160 mm，长为6000 mm，滤袋安装过程中留有一定的松弛度，并且保持袋笼和滤袋与喷嘴对中。本实验中所用袋笼为10根
9、筋。23数据采集系统数据采集系统的功能就是将各个不同的模拟量变成电信号，并通过数据采集柜传送到电脑上，通过软件系统将这些采集到的数据进行记录、储存。3 脉冲距离的优化对清灰影响的探讨射流理论是研究袋式除尘器的喷吹效果的理论基础，脉冲阀在得到脉冲信号后脉冲阀处于开通的状态，气包中的高压气体就会通过脉冲阀、阀与喷管的连接管、脉冲喷管，再由脉冲喷管上的喷口、喷嘴形成高速气流喷向布袋。脉冲气体出了喷口或喷嘴后，形成的高速气流以射流的形式喷吹布袋。喷管上的不同位置的喷嘴处的静压、管内沿喷管方向的流动速度不相等，这样所形成的射流情况也不相同。不相同情况的射流使得不同位置喷口、喷嘴所对应袋子的清灰效果也不一
10、样。在脉冲试验中我们发现同一个喷嘴在改变喷管到花板的距离(喷嘴到布袋射流长度)所带来的喷吹也不一样(见图2)，这样合理的选择一个距离使得同一喷管上不同位置的喷吹尽可能的均匀、最优。0-一-一一一-一+-+*2 0005一坠015 02 0 25 03l|l厂一 V46。一一1诺莜蓄翔颟蕊谴蓄孺r一图2不同距离下的布袋最大方向加速度31脉冲试验的理论分析本试验中所使用的是160 mm6000 mm的滤袋，袋口离喷口距离L的距离可调，喷管上的喷嘴采用直径为19 mm、长为25 mm的圆管，本试验中滤袋是不加文氏管的。为了简化计算，我们取喷吹管上的喷口断面上的出流速度都相等，其值为v。，喷嘴出口的断
11、面流量则可知为Q。根据射流到达滤袋时的射流半径与滤袋半径的关系我们把喷吹分成三种情况：射流半径等于滤袋半径、射流半径小于滤袋半径、射流半径大于滤袋半径。311射流半径等于滤袋半径万方数据第3期 袋式除尘器喷吹距离的研究 33喷吹管图3射流半径等于滤袋半径射流到达滤袋口是其射流半径R等于滤袋口半径160 mm时其进入滤袋的诱导气量是最大，并且在袋口中无负压产生(见图3)。本试验中是圆喷嘴，取其射流角度为140，则根据射流可以求出袋口离喷口距离L的距离： 三：S：型：282mm(1)tan(81这时气流进入滤袋的气量为：蚤观2c筹+0294，=22x鹊罟+0294芦彤其中：a为紊流系数。根据喷嘴为
12、圆柱形喷管，其经验值为008；S为射流长度；尺。为射流口的半径。从上述计算结果可知，这时进入滤袋中的诱导气量为喷嘴处的587倍，这个比值是不随脉冲压力的变化而变化的，它只跟喷口形状(紊流系数)、射流长度、以及喷口半径有关。根据上面公式可以得出本实验中不同距离下的诱导比(见图4)。图4不l司射流长度下的诱导比从图4可以看出，当喷口形状、喷口半径为定值的情况下，其诱导比跟射流长度成正比关系。断面流量暑2 22(等+0294) (3)其中：Q为某断面处的流量；Q。为射流出口处的流量。从式(3)可以得出，当射流长度一定时，诱导比跟喷口半径成反比关系。喷吹中诱导比是不随脉冲压力的变化而变化的；但诱导气量
13、值的大小跟脉冲压力的大小是相关的，脉冲压力越大，每次喷吹的气包耗气量越大，喷管中的静压也越大：相应的喷嘴出口处的射流气量Q。就越大，这样相同诱导比的情况下其诱导气量值也就越大。这时的断面平均速度v，为： 阜：旦：0072(4)二=一=I，IJ，Z ，、Vo。aS+0294。 4)：Ro断面的平均流速仅为出口处的0072，平均速度下降了92。平均速度是跟射流长度、喷口形状(紊流系数)成反比的，跟喷口半径成正比。312射流半径小于滤袋半径喷吹管图5射流半径小于于滤袋半径如图5所示，当射流半径小于滤袋半径，这时袋口离喷口距离L的距离为：尔=需翊2一(5)这样在滤袋上部L2一L长度上由于射流的卷吸作用
14、，这部分滤袋内为负压，负压使滤袋向内运动；滤袋其它部位为正压，正压使滤袋向外运动，其滤袋运动特性与其他两种运动不同(见图6)。射流半径小于滤袋半径射流半径等于、大于滤袋半径图6三种情况下滤袋运动特性与射流半径等于滤袋半径这种情况相比，其进入滤袋的喷吹气量要比前者小；但进入滤袋的平均速度要大于前者。万方数据34 2010焦313射流半径大于滤袋半径喷吹管fVj Vj图7射流半径大于滤袋半径图8喷吹合成角度示意图如图7所示，当射流半径大于滤袋半径，这时袋口离喷口距离L的距离为：p一=酱瑙2 mm射流半径大于袋口的半径尺：，诱导气体中有一部分的诱导气流就没有进入滤袋，气流的平均速度也要比其他两种情况
15、要小。对比上述三种情况：第一种情况进入滤袋中气量是最多的，且其速度是介于其他两种之间。图9 400kPa气包压力第8条滤袋在不同距离的袋底最大反向加速度在实际实验中同一喷管上的不同喷口的喷吹情况各不相同，前部喷管内轴向流动的气流速度Ui大于喷管后面段，而前段几个喷口处的静压小于后段：这样两者合成速度1，；就存在一定偏心角度，如图8前段虽有一段喷嘴矫正其偏心角度，但在这段小喷嘴中气流的扰动很大，使得在喷口处的气流速度在整个喷口断面分布并不是一个定值，从而各个喷嘴射流并不是上述分析的完全一致。图9为实际实验中不同距离下的袋底加速度图，通过比较发现并不是第一种情况最好。其最大方向加速度出现在射流半径
16、小于滤袋半径这种情况下，并且其距离值是随着气包压力的变化而变化的。下面通过最优化来分析脉冲距离的选择及其随着压力的变化的规律。32脉冲距离的最优化分析321实验步骤本试验中共有三个可调节参数分别为脉冲时间r、气包压力P、喷管到滤袋口之间的距离S。其取值为：脉冲时间r，本实验中取80 ms；气包压力P，本实验中取300 kPa、400 kPa、500kPa三种压力；喷管到滤袋之间的距离S，本实验中取015 m、02 m、O23 m、026 m、O3 m、035 m、04 m。试验中稳定气包压力为一定值P(300 kPa)，设定脉冲时间80 ms，将喷管到滤袋口的距离调到015 m，喷吹三次；查看
17、曲线看是否有杂信号，如有重新做一次；调节距离为02 m，重复上述步骤；依次再调节距离为023 m、026 m、03 m、O35 m、04 m。调节气包压力为400 kPa、500 kPa，重复上述步骤得出其相应的袋底加速度。322实验数据处理通过实验得出300 kPa、400 kPa、500 kPa下第1、8、1 6条布袋(标为滤袋1、2、3)的袋底加速度的数据表格，将其绘成变化曲线图，得出如300 kPa袋l不同距离下袋底加速度(图10)。筛选上述图标，得出不同距离下的袋底最大加速度制成最大袋底加速度表(表1表3)。图10 300kPa袋1不同距离下袋底加速度万方数据第3期 袋式除尘器喷吹距
18、离的研究 35表1 300 kPa下不同距离各滤袋的最大反向加速度躏150mm 200mm 230mm 260mm 300mm 350mm 400mm袋序号、袋1最大反向加速度(g) 1714 1326 413 347 342 -415 378袋2最大反向加速度(g) 933 732 1467 1179 1199 886 1189袋3最大反向加速度(g) 408 583 1746 1167 -493 373 -41表2 400 kPa下不同距离各滤袋的最大反向加速度距离150mm 200mm 230mm 260mm 300mm 350mm 400mill袋序号、袋1最大反向加速度(g) 269
19、 -469 -41 55 373 427 356袋2最大反r句JJn速度(g) 1265 _896 1365 1577 1326 737 1374袋3最大反向加速度(曲 -469 527 167 1555 -43 344 566表3 500 kPa下不同距离各滤袋的最大反向加速度、- 踞蛮袋序号-2L150mm 200rain 230mill 260mm 300mm 350mm 400mm袋1最大反向加速度(酌 1453 85 -447 -405 _43 36l 。347袋2最大反向加速度(g) 1233 113 1772 1826 1279 884 -1619袋3最大反向加速度(g) -60
20、l -413 1948 1858 1204 798 649运用matlab对上述数据进行拟合(以300 kPa为例)，从而我们可以得出距离连续的变化情况。采用的是matlab中的分段插值拟合，其各分段三次多项式的通式为：厂(x)=口ll(x-61)3+口12(x-bt)2+413(x一岛)+口14，blx62(7)对300 kPa下第1条滤袋的六段区间运用分段差值的方法，得出这六段区间的三次多项式系数口玎(见表4)：则滤袋1袋底最大反向加速度随距离变化方程为：a300印a_滤袋l(x)= 1 2 3 41 95164 15205 州76 17142 95164 93089 36205 13，2
21、63 1OOE+05 -76339 16097 -4134 16676 13712 26915 3475 56666 62998 27328 。3426 56666 220 17766 41595164(x一015)3+15205(xO15)244476仅一015)一1714,o15x0295164(xO2)+93089(xO2)。+362050一O2)一1326,o2x023100060(xO23)-76339(x-023)2+16097(x-023)-413,o23x026 f R、一16676(xO26)5+13712(x一0026)226：915(x一0261347,o26x03566
22、66(xO3)3+-62998伍一03)2+27328(x一03)一342，O3工03556666(xO35)3+220(xO35)217766(x一0。35)一415D35x04式中：a300 k阢滤袋l(z)为滤袋1袋底反向加速度；X为喷管到花板的距离。重复上述步骤可以得出300 kPa压力下其他滤袋的拟合系数表和方程。万方数据36 洁净与空调技术CCLeith D Dust removal from non-woven fabrics-cleaning methods need to be improved1981(04)3.L(E)ffler F Collection of parti
23、cles by fibre filters in air pollution control:Part 1 1971本文读者也读过(10条)1. 曾小红.覃伟平.孔泉.ZENG Xiao-hong.QIN Wei-ping.KONG Quan 袋式除尘器三维热力场有限元分析期刊论文-现代机械2007(2)2. 姚宇平 袋式除尘器滤料及脉冲喷吹技术探讨会议论文-20053. 赵敏.梁宏灿.Zhao Min.Liang Hongcan 浅论袋式收尘器在使用中的技术问题期刊论文-新世纪水泥导报2005,11(4)4. 曾昌伍.Zeng Changwu 袋式收尘器滤料的选择及应用期刊论文-中国水泥20
24、08(11)5. 王雪芬.Wang Xuefen 节能型袋式收尘器期刊论文-水泥技术2010(3)6. 赵汝海.黄磊.周朝晖 袋式除尘器内部湍流流场数值模拟研究期刊论文-选煤技术2011(1)7. 曾小红.覃伟平.ZENG Xiao-hong.QIN Wei-ping 袋式除尘器三维热力场有限元分析期刊论文-重型机械2006(6)8. 时红梅.郭婷婷.SHI Hong-mei.GUO Ting-ting 下进风袋式除尘器气流分布特性的数值模拟期刊论文-长春工程学院学报（自然科学版）2009,10(3)9. 李佐荣 袋式收尘器的发展与展望期刊论文-安徽农学通报2008,14(16)10. 黄莺.杨彦.Huang Ying.Yang Yan 袋式除尘器进风结构型式对气流分布影响数值模拟分析期刊论文-现代矿业2009,25(6)本文链接：http:/
