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脉冲喷吹清灰发展很快,并形成了多种结构形式,是袋式除尘器的主要清灰方式。常用的脉冲喷吹清灰方式有中心喷吹、环隙式喷吹、低压喷吹、顺喷及对喷等。
脉冲喷吹清灰是利用压缩空气或氮气(通常为0.15~0.7MPa)在极短暂的时间内(不超过0.2s)高速喷入滤袋,同时诱导数倍于喷射气流的空气,形成空气波,使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动,造成很强的清落积尘作用。
喷吹时,虽然被清灰的滤袋不起过滤作用,但因喷吹时间很短,而且滤袋依次逐排地清灰,几乎可以将过滤作用看成是连续的,因此,可以采取分室结构的离线清灰,也可以采取不分室的在线清灰。脉冲喷吹清灰作用很强,而其强度和频率都可调节,清灰效果好,可允许较高的过滤风速、相应的阻力为1000~1500Pa,因此在处理相同的风量情况下,滤袋面积要比机械振动和反吹风清灰要少。不足之处是需要充足的喷吹气源,当喷吹气源不能满足喷吹要求时清灰效果大大降低。
喷吹清灰的机理根据试验,脉冲阀动作时压缩空气产生的波形如下图所示。各厂家生产的脉冲阀性能有所不同,但基本形状不变。
脉冲气流进入滤袋后气流在滤袋内波形变化见下图。从图中可以看出压力波峰过后出现一个负波,理论上讲该波对清除滤袋上的粉尘是不利的。设计中应增大正波峰减小负波值对清灰是有利的。
滤袋不同高度的压力也不同,随着高度的减少,先减少后增加。
脉冲清灰过程十分复杂,发生时间短,测量手段不完善,所以,对袋式除尘器实现清灰的机理众说不一。但总的来说,可归结为以下三种。
①反吹气流作用。Jsievert 和F Loeffler 采用试验设备分别研究了反吹气流和加速度作用对清灰效果的影响。下图显示了反吹气流量与清灰效率的关系。从图中可以看出,随着反吹气流量的增加,清灰效果越好。
为了了解反吹气流作用清灰所需的袋内静压,下图显示了滤袋两侧压差与清灰效率的关系。从下图可以看出当粉尘的面积密度超过400g/m2时利用反吹气流作用,袋内较低的静压就可收到较好的清灰效果。随着清灰前黏附粉尘负荷的增加,清灰效率在升高。这是因为,对于薄的粉尘层,气流量较小时大部分反吹气流从粉尘之间的裂缝或空隙穿过,所以要想获得较高的清灰效率则需较大的气流量。而对于较厚的粉尘层,粉尘层表面基本上没有裂缝,所以相同的气流量,厚粉尘所受的力就大。清灰效率就高。实践中也常常发现,清除较厚的粉尘时,常有大片尘块从滤袋表面脱落。
②惯性作用。试验装置测得加速度与清灰效率的关系见下图所示。从图中可以看到,清灰效率也与黏附的粉尘面密度有关。对于较厚的粉尘层,较小的加速度就能获得较好的清灰效果。这是因为,粉尘所获的惯性力不仅与粉尘的加速度有关,而且与粉尘的质量有关。但是,当清灰效率达到一定值以后,再增加加速度,清灰效率基本上保持不变,清灰效率始终达不到100%。
③弹性作用。从下图可以看出,当惯性起主要清灰作用时,滤料的弹性对清灰效应的影响是很明显的。对比下列两图也可看出当反吹气流起主要清灰作用时,滤料的弹性对清灰效果也有影响。对于非弹性滤料,要想获得和弹性滤料相同的效果,需要远大于弹性滤料的加速度和反吹气流量。这是由于滤料的弹性,可获得额外的张力和挤压力,使粉尘层与滤料的界面之间形成裂缝。因此,滤料的弹性作用也是一种重要的清灰机理。
④清灰能量消耗。袋式除尘器滤袋积灰后的阻力需要控制在一个除尘工艺能接受的范围之内。克服其黏结阻力和清除掉这些积灰消耗的能量理论上大致相等。根据试验,反吹袋式除尘器在滤袋阻力1500Pa的情况下,反吹清灰时,反吹风通过滤袋的过滤速度为正常过滤速度的2倍才能使滤袋变形把滤袋积灰清除。脉冲清灰,反吹气流通过滤袋的过滤速度为正常过滤速度的3倍才能使滤袋抖动把滤袋积灰清除。这是因为脉冲除尘器的过滤速度约为反吹风除尘器过滤速度的1.5倍。另外与滤袋编织的方式也有关系。
清灰能量的消耗对不同除尘器大致是一样的,对脉冲除尘器自身更是一样的,这早已为试验所求得。下图是过滤速度与压降的关系,可以看出同一脉冲阀,采用不同的喷嘴形式以获得不同的清灰能量。如采用一般喷嘴和高强度喷嘴,同样的压缩空气量可产生的清灰效果不一样。
下图是脉冲阀性能曲线与清灰能量曲线的关系。流量为零时的压力是脉冲阀的无输送静压,相当于向不透气的滤袋里吹气。斜的虚线在纵坐标上所截取的部分,是在正常运行下,反吹气流能从滤袋的清洁侧向捕尘侧流动以前,空气脉冲必须克服的滤袋压降。
根据脉冲阀曲线(下图中用实线画的曲线),做出表明脉冲功率(即脉冲阀流量和脉冲压力的乘积)的清灰能量曲线(图中用虚线画的曲线)。由此可以确定最大清灰能量点。假定滤袋压力降和气体流量的关系是线性的,则可有一条从纵坐标上的稳定状态压降开始、斜率等于滤袋压降除以气流量的直线(即图中斜的虚线)在脉冲阀曲线上定出任何滤袋的清灰工作点。如果此线与最大清灰能量点相交,则滤袋的运行相应是最为有效的。
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