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唐编辑2113771617脉冲袋式除尘器在集中供热系统25t/h锅炉的应用
苏海南 布特格勒其
（神华准能集团生产服务中心.内蒙古自治区.鄂尔多斯010300）
摘要：本文简要叙述集中供热系统25t/h锅炉为了烟气除尘排放、节能减排达标，根据锅炉的实际情况采用袋式除尘方案，主要讲述脉冲袋式除尘器的工作原理、设备设计构造部分，设备安装空载运行、喷涂、重载运行等内容，根据环保部门的检测结果，给予集中供热系统25t/h锅炉的除尘方法提供可靠的设计思路和方案，做好“节能减排、环境保护”工作。
Pulse bag filter in the practice of the central heating system of
25 t/h boiler
Abstract: this paper introduces the central heating system of 25 t/h boiler to smoke dust emission standard, energy conservation and emissions reduction, according to the actual situation of boiler adopts the scheme of bag-type dust collector, mainly described the working principle of pulse bag type dust collector structure parts, equipment design, equipment installation no-load operation, spraying, heavy service, etc, according to the test results of the environmental protection department, to give the central heating system of 25 t/h boiler dust removal methods provide a reliable design ideas and solutions, to do a good job of "energy conservation and emissions reduction, environmental protection".
Key words: Pulse bag filter; Dust removal; Pulse; The smoke
我国大部分地区和准格尔地区的大气污染情况比较严重，主要大气污染物是烟尘和二氧化硫[1]，燃煤型污染是我国城市大气污染的普遍问题。“源头控制治理空气污染”成为我国经济和社会发展的一项重要可持续发展战略方针[2]。
燃煤锅炉运行过程中，产生大量的一氧化碳、硫的氧化物、氮的氧化物、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和稠环碳氢化合物等有害物质，由此，选用高效的除尘装置，大幅度降低污染物排放量[3]。
依据国家环境保护文件及锅炉排放气体含有烟尘等污染物的最低排放量等多项标准，神华准能集团黑岱沟矿区集中供热系统25t锅炉自行设计安装了高效率的两套DMC1350型脉冲袋式除尘器。
一、脉冲袋式除尘器工作原理
脉冲袋式除尘器是一种干式滤尘装置。当含尘气体通过进气阀进入除尘器，在挡风板的作用下，部分气流折返向上直接流进滤袋，部分气流从下部经灰斗流进滤袋。首先进行预除尘，利用重力和惯性作用，在灰斗内收集到气体中颗粒较粗、密度较大的粉尘。其次，将已预除尘的气流通过滤袋，把灰尘捕集在滤袋表面。最终，净化气体汇集到净气室，并排出。
集聚在滤袋表面的灰尘厚度达到设定厚度,脉冲阀将自行启动，放入一股压缩气，经13个喷孔形成高压高速气流，喷入各滤袋内，脱落滤袋表面的灰尘。沉降的灰尘收集到灰斗内，由星型下料器排入到回灰输送设备内，使气体得到净化[6]。
清灰方法有离线和在线两种方法。离线清灰时，关闭气动提升阀，切断进入除尘室的气流。开启脉冲阀，将高压空气喷入滤袋内，清除滤袋表面灰尘。清灰完毕后，开启提升阀，滤袋开始运作。在线清灰时，开启提升阀，由清灰程序控制仪自行控制脉冲阀，将高压空气喷入滤袋，清除滤袋表面灰尘。
由专用的清灰程序控制仪操控各除尘室的自动连续脉冲喷吹宽度和清灰。由PLC控制柜完成清灰工作，分别有在线压差清灰、定时清灰、检修以及离线压差清灰、定时清灰等五种控制方式。
二、脉冲袋式除尘器机构组成部分
根据工作原理和实际应用效果，本设计的脉冲袋式除尘器由壳体、过滤器元件、喷气吹净系统、空气压缩系统、收灰料斗、主体钢支架等六部分组成（如图1）。
图1 脉冲袋式除尘器结构图
1.喷吹管；2.储气罐；3.脉冲阀；4. 提升阀；5.压缩空气管路系统；6.换袋检修门；7.净气室；8.壳体袋室；9.灰斗；10.钢支架； 11.过滤装置；12 进气阀13.螺旋闸门。
1、壳体
壳体由侧板、端板、内部横隔板、内侧板、孔板、气流分隔板、下隔板、顶盖、提升阀箱等部分组成。由侧板、端板、内部横隔板、顶盖、内侧板组成一个独立的除尘室，每个除尘室由一件孔板隔为上下两部分，上部分称为净气室，内置喷吹管；下部分称为袋室，内置滤袋和袋笼，由提升阀相通每个除尘室的净气室，由进气阀相通每个袋室。提升阀箱和内侧板，下隔板和气流分隔板形成了除尘器内部的含尘气流总管和清洁气流总管，将各个除尘室连接为一体。单排列8个收尘室组成收尘器组合体。
2、提升阀和提升阀箱
提升阀和提升阀箱共同组成除尘室的排气阀，每个除尘室对应一个排气阀。直接与阀杆相连的气缸进行控制提升阀的开和闭。由清灰程序控制仪进行控制电磁阀，由三位五通电磁阀控制气缸的给气和排气。除尘器工作时，打开提升阀；离线清灰和换袋检修时关闭（下降）提升阀。根据设备的性能及技术要求，采用QGB-Ⅱ-F-100-400-MF1规格型号的提升阀，电磁阀电压为DC-220V。
3、旁路阀
本除尘器在机内设有旁路，旁路由旁路通道、旁路提升阀组成，当除尘系统出现异常情况，例如锅炉点火投油时，烟气中含有的大量油污染因子经过滤袋时会造成糊袋；当锅炉系统出现异常情况而产生的高温会烧损滤袋等，为保障除尘系统的正常工作，若发生上述状况，系统及时打开旁路阀，切断烟气过滤通道，让烟气通过旁路。
在每间袋室的侧部接有一个进气阀，当旁路阀工作时处于打开状态，在线（除尘器处于工作状态）检修时应确保将其关闭，切断气流。
4、灰斗、双反向螺旋输灰机
除尘器底部设两个锥形灰斗，用于收集灰尘，下部安装星形回转卸料器进行排料锁风。卸料器上部安装一个螺旋闸门，以备检修下料器之用，工作时螺旋闸门处于开启状态；卸料器下部设一条双反向螺旋输灰机，将两个卸料器卸下来的灰通过双反向螺旋集中到与除尘器下面皮带输送除尘灰的系统中，与预留口对接。灰斗中部设检修孔门。注：及时清理灰斗内灰尘，不可积累。
5、过滤器元件
过滤器元件由袋笼和滤袋组成。袋笼是有机硅处理的加密型袋笼。采用PPS(聚苯硫醚)纤维制作滤袋，实现阻力低，抗氧化，寿命长，使用时避免表面刮伤。PPS纤维有以下几点优点：
（1）耐高温性能优异。工作温度170℃，即时工作温度232℃，熔点285℃，极限氧指数34-35，含氧量15%或以下的场合均可使用。
（2）耐化学腐蚀性强。燃烧后的气体中含硫或硫的氧化物，具有较强的酸性、腐蚀作用大[4]。
6、喷气吹净系统
本系统包括储气罐、脉冲阀、喷吹管以及相关的连接附件。每根喷吹管上有13个喷孔，分别对应13条滤袋。
脉冲阀：本设备脉冲阀采用性能优良的淹没式脉冲阀，阀的内阻低，CV、KV值高，膜片耐用，运行稳定。清灰程序控制仪通过脉冲阀上的电磁线圈控制脉冲阀运行。根据设备的性能及技术要求，采用淹没式AUTEL3＃脉冲阀，电磁阀电压为DC-24V。
储气罐：为了保持足够的空气压力，把脉冲阀安装在罐体。储气罐满足气压2.5*105 ～4.5*105 Pa。储气罐安装压力表和排水阀，定期排除储气罐内的积水。
7、压缩空气系统
空气压缩系统为脉冲阀和提升阀的气缸提供压缩空气，由管路及附件、油水分离器、气源二联体、减压阀等组件组成。油水分离器是滤袋常规运行的重要装置，采用了NBR材质的玻璃纤维滤芯，配有滤芯闭塞指示器，当红色指示器完全露出时，表示需更换滤芯。在检修油雾过滤器时开通油雾过滤器并联的旁路阀，过滤器工作正常时将其关闭。喷入滤袋的空气保持清洁，干燥。选用自润滑气缸。气缸配备气源二联体和减压阀，调节脉冲阀的喷吹压力。
三、脉冲袋式除尘器的安装
1、本除尘器安装过程中注意以下几点：
（1）本除尘器钢结构件的安装尺寸、焊缝的检验标准符合设计图纸和《建材机械钢焊接件通用技术条件》JC532-94中有关条款的规定。
（2）焊接除尘器壳体和灰斗时，为得有效的气密性，采取连续焊，焊后采用煤油渗透法进行检验焊缝焊接质量。
2、开启提升阀，停止电磁阀通电。阀板与阀座安装紧密并接触，将阀板旋转90°、180°、270°、360°，使用1.5mm塞尺分别检查阀体与阀板的接触面，符合要求即可点焊固定螺母与阀杆。
3、喷吹装置的安装要注意两点：
（1）由于淹没阀许多结构外露，脉冲阀的安装时不可碰伤膜片，确保膜片处无杂物；
（2）喷吹管的喷孔垂直对准每一条滤袋的中心，确保垂直度和位置度误差小于2mm。
4、组装除尘器前要进行下列工作：地脚螺栓浇注固定，安装钢支架并且使用水平仪找平。底梁、侧板、端板、孔板等主要零件的对角线长度之差不得大于1/1000，平面度公差为10mm[5]。滤袋笼骨架和滤袋保持完整，有效。传动部件保持清洗干净、加油。
5、安装除尘器流程及技术标准
（1）安装钢支架及附件；立好各立柱并找平，再拉斜拉筋加固。钢支架及附件的安装尺寸精确度对于后期安装除尘器其他组件尤其重要。跨距误差：±2mm，对角线误差：±3mm，立柱标高误差：±2mm
（2）底梁采用吊装、组焊方法，以先横梁后纵梁，先主梁后次梁的顺序组装。内侧尺寸（长度及宽度）误差：+5mm，内侧对角线尺寸误差：+8mm。
（3）灰斗采用单斗组装焊接后整体吊装。上口外侧尺寸（长度及宽度）误差≦-5mm，上口外侧对角线尺寸误差≦-5mm。
（4）设定除尘器的一端为基准，依次安装端板、内侧板、侧板，内部横隔板形成一个袋室，相继安装相邻袋室。一侧五个袋室形成一列，重复上列的步骤组装另一列的袋室。侧板垂直充误差：H/1000（H为侧板高度）最大值≦6mm，各袋室对角线长度误差≦5mm[7]。
（5）将进气阀安装在内侧板上。
（6）连续焊接下隔板和气流分隔板与内侧板，保证其气密性，下隔板和进气阀焊接密封。
（7）依次安装孔板、阀箱，组装后吊装到收尘器顶部进行组焊，再安装顶盖。
（8）每件法兰座上固定气缸的前法兰，缸杆上安装阀板，并检测。
（9）将脉冲阀组合在连接管‚与储气罐，连接管和连接管‚通过胶皮管连接，并将连接管用螺母固定在顶盖上，然后将储气罐与底座固定。将喷吹管通过角钢定位安装到净气室内，严格对中喷孔和孔板上的孔中心和之间的距离，调整好之后将角钢焊好，撤下所有的喷吹管。
（10）压缩空气管路系统是为脉冲阀喷吹清灰和提升阀气缸供气。各联接处要牢固，不得泄漏压缩空气。总进气口安装
＂球形截止阀。安装提升阀气缸的管路后，用尼龙软管连接快速接头与气缸。
（11）平台、楼梯的所有螺栓安装完毕后与螺母点焊牢固。
（12）安装螺旋闸门，确保法兰接口的密闭性。所有接口（包括壳体、灰斗接口法兰等）均须垫2～3mm膨胀石墨板。不可拆卸处连续焊接保证其气密性。
（13）安装检查门，确保密封，防止漏风。
（14）组装滤袋
第一步：用手捏成“C”形的弹性环放入孔板的孔洞内，对中花板弹性环上的环槽，松开弹性环将滤袋上口卡在孔洞内。
第二步：滤袋内放入袋笼，放入滤笼时防止冲击滤袋，避免滤袋受损。
第三步：从灰斗内检查滤袋底部是否相互之间有接触情况，滤袋底部间隔均匀为合格[8]。
（1５）在净气室内安装喷吹管，保持喷孔和滤袋中心的距离。
（1６）清理净气室，关闭孔门，开启进气阀和螺旋闸门。
四、脉冲袋式除尘器的运转及喷涂
除尘器进风管内设置温控器。当通过的气体温度超过滤袋的额定温度时发出声、光信号，防止滤袋损坏。把压力计安装在除尘器的进风管和排风管之间，通过压差随时调整清灰周期和脉冲喷吹的频率。
准备工作就绪后开始空负荷运转4小时，在空载运行期间检查各部件是否运转正常，各仪表数据显示是否正常，各阀运行是否正常，以及结构的气密性是否达标等，若发现异常及时清除。空负荷试车正常后，即可转入负载试运行。
1、喷涂防腐蚀
漏斗喷粉装置安装除尘器进风口总管上，开启风机进气量调整为15%～20%之后,人工倒入喷涂的粉末材料，利用除尘器内部的负压，除尘器滤袋表面喷涂碱性粉末灰层，防止烟气对滤袋的腐蚀。当前仓内阻力压力增加至200～300Pa时,依次开启各仓室进行预喷涂。
预喷涂完成后，不要清灰，将预喷涂形成的粉尘层保留到锅炉点火投油完毕，负载运行后开启清灰装置进入程序运行。
2、负载调试
在负载调试过程中，观察进风管处的温度计，当温度超过190℃时，及时打开旁通阀，停止向袋除尘器内拉风，采取降温措施，以保证除尘器中滤袋的安全。
负载运行需要满足80%以上的额定风量，各项技术指标满足设计要求，连续试验时间大于4小时。调节系统管道各支路设置的调节阀门,将各扬尘点风量控制适度后定位。
负载运行4小时之后，进出风管的压力差控制在800～1500Pa之间。压力值反应正常后即可转入自动清灰控制程序。如烟囱排出口目观有烟尘排出，表明有滤袋脱落或破损，及时停止主风机各除尘器工作，逐室打开顶部检修门进行检查处理。
除尘器正常负荷试车运行8小时之后，检测轴承温度不高于80℃,电机温度不高于50℃，将开展正常运行除尘净化工作。
五、总结
脉冲袋式除尘器经过负载运行三个月，设备运行稳定，处理风量每小时71521m3，设备耐压-6000Pa，设备阻力≤1500Pa，未出现结构变形、开裂情形。当地环保部门不同时期三次进行采样检测排行气体的烟尘浓度形成报告单（如表1）。根据报告单显示的相关数据分析除尘前、除尘后的排放气体烟尘浓度和折算烟尘浓度均小于50mg/Nm3，烟尘净化率达到99.9%，达到GB12371-2014排放标准。由此肯定DMC1350型脉冲袋式除尘器通过应用试验，可广泛使用于集中供热系统25t/h锅炉中，使锅炉排放气体净化至优等效果。
表1 准格尔旗监测站检测数据报告单
|
测试项目 |
单位 |
除尘前1 |
除尘前2 |
除尘前3 |
除尘后2 |
除尘后3 |
|
|
标况体积 |
N(dL) |
286.3 |
293.6 |
290.5 |
333.8 |
319.6 |
317.6 |
|
表态烟气量 |
Ndm3/h |
42324 |
40832 |
40432 |
39474 |
37661 |
37375 |
|
烟尘浓度 |
mg/m3 |
12668.9 |
13269.0 |
13773.7 |
18.3 |
17.9 |
18.5 |
|
折算烟尘浓度 |
mg/m3 |
21611.7 |
22635.3 |
23496.3 |
31.5 |
30.8 |
31.9 |
|
烟尘排放量 |
Kg/h |
536.2 |
541.8 |
556.9 |
0.72 |
0.67 |
0.69 |
|
除尘效率 |
% |
-- |
-- |
-- |
99.9 |
99.9 |
参考文献：
[1]李斌，李拓. 中国空气污染库兹涅茨曲线的实证研究[M].经济问题. 2014（04）：17-18.
[2]梁睿. 美国清洁空气法研究[S].中国海洋大学：环境与资源保护法学.2010.
[3]郝吉明，马广大.大气污染控制工程[M].高等教育出版社.1989，（05）：118-119.
[4]张勇.杂化聚苯硫醚(PPS)改性纤维的研究[S].太原理工大学：纺织材料与纺织品设计.2015.
[5]谭志峰，刘来瑞等.大型袋式除尘器钢支架结构的稳定性优化设计[M].机械设计与研究. 2013（02）：121-128.
[6]苟成义.脉冲袋式除尘器常见故障原因分析及处理措施[M].全国碳素行业协会.2016（06）.
[7]田玮.脉冲喷吹袋式除尘器清灰的研究[S].西安建筑科技大学：环境工程.2005.
[8]穆彩霞.焦化炉地面站脉冲袋式除尘器的研究[M].科学研究.2013（07）：227.
[9]何藩.烧结电除尘器气流分布板表面喷涂材料的选择[M].焊接生产应用.2007（03）：39-41.