除尘器在氧化铝生产中的应用

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1、;除尘器在氧化铝生产中的应用张 灿摘要 本文首先详细讲解了除尘器的结构、主要部件的功能及除尘器的运行原理，通过分析影响除尘器除尘效率的影响因素，指 导操作者正确操作除尘器和做好检修维护工作，其中的注意事项对判断故障和排除故障具有一定的指导意义。关键词 脉冲袋式， 除尘器，除 尘效率，工作原理前言在氧化铝生产中，干法破矿产生大量粉尘，对生产环境造成很大污染，因此除尘是干法生产中必不可少的一项工作。除尘器种类很多，按其工作原理可分为以下五大类：(1)机械力除尘器包括重力除尘器、惯性除尘器、离心除尘器等。 (2)洗涤式除 尘器包括水浴式除 尘器、泡沫式除尘器，文丘里管除 尘器、水膜式除尘器等。(3)

2、过滤 式除尘器包括布袋除尘器和 颗粒层除尘器等 (4)静电 除尘器。 (5)磁力除 尘器。 现在工业中用的比较 多的是电袋复合式除尘器及袋式除尘器，我国绝大多数采用的是袋式除尘器。袋式除尘器也称过滤式除尘器，它是利用有机纤维或无机纤维编织物制作的袋式过滤元件将含尘气体中固体颗粒物滤出的除尘设备，用于捕集非黏结性、非纤维性的工业粉尘。袋式除尘器具有除尘效率高，适应性强，使用灵活，结构简单，工作稳定，便于回收干料，没有污泥、腐蚀等优点，由于除 尘 效率高，随着社会对环保要求日益严格，袋式除尘器的应用越来越广范。袋式除尘器的型式多种多样，按过滤方式可分为四种：上进气内滤式；上进气外滤式；下进气内滤式

3、；下进气外滤式。由于采用上进气时，除尘灰的下落方向与净气的流向相同，灰尘易产生返流，现在极少采用该方式。下部进气方式，内滤式;布袋除尘系统滤袋的检漏比较困难而较少采用；外滤式系统滤袋的吊挂很方便，更换滤袋简单、易行，工人基本不接触灰尘， 劳动条件大为改善，而且可以将过滤风速提高一倍以上，减少整个除尘系统的过滤面积，因此，目前使用最多的是下进气外滤式。下进气外滤式中的脉冲袋式除尘器在冶金行业应用最为广泛，下面我们仅对脉冲袋式除尘器的结构、工作原理、操作注意事项及生产中常出现的问题做下简单介绍。一、基本结构及主要部件如图 1，脉冲袋式除尘器是由上、中、下箱体，喷吹系统，排灰系统及电气控制系统四部分

4、组成。箱体主要是固定袋笼滤袋及气路元件之用，并制成全密闭形式，清灰时，压缩空气首先进人箱体，并冲入各滤袋内部。箱体预部做成 1.5 度斜面，在户外使用时可防止积水。顶 部还设有入孔检修门，安装和更换袋笼，滤袋全部在这里进行，十分方便，根据规格的不同，箱体内又分成若干个室，相互之间均用钢板隔开，互不透气，以实现离线(off-line)清灰，每个室内均设有一个提升阀 ，以通断过滤烟气流；上箱体包括可掀起的盖板、净气室和出 风口；中箱体是过滤室内，有多孔板、滤袋框架及滤袋；下箱体由灰斗、进;风口检查门组成，灰斗内有螺旋输送机或空气斜槽等输送设备，出口还设有回转卸料器或翻板阀等锁风设备，可连续进行排灰

5、。喷吹系统包括控制仪表、提升阀、脉冲电磁阀、喷吹管和气包；排灰系统包括回转卸料器、翻板阀和卸料阀；电气控制系统包括电机电控箱、阀门控制箱清灰控制器等。进 风出 风提 升 阀 脉 冲 电 磁 阀灰 斗卸 灰 阀过滤室净气室滤袋图 1 脉冲袋式除尘器基本结构除尘滤布（针刺毡） 脉冲电磁阀;袋笼 提升阀（气缸）1.1 脉冲电磁阀脉冲电磁阀（也称隔膜阀）是脉冲袋式除尘器清灰喷吹系统的压缩空气“开关” ，受脉冲喷吹控制仪输出信号的控制，对滤袋逐排（室）喷吹清灰，使除尘器的阻力保持在设定的范围之内，以保证除尘器的处理能力和收尘效率。 电磁脉冲阀阀内膜片把阀分成前、后二个气室，当接通压缩空气时，压缩空气通过

6、节流孔进入后气室，此时后气室压力将膜片组件紧贴阀的输出口，电磁脉冲阀处于“ 关 闭”状态。 阀体卸荷 时， 电 磁脉冲阀衔铁后移， 阀 后气室放气孔打开，后气室迅速失压，膜片组件后移， 压缩空气通过阀输出口喷吹，电磁脉冲阀处于“ 开启”状态。 阀体停止卸荷时 ，脉冲喷吹控制仪电信号消失，电磁脉冲阀衔铁复位，后气室放气孔关闭，后气室压力升高使膜片组件紧贴阀的输出口，电磁脉冲阀又处于“关闭” 状态，脉冲阀停止喷吹。 1.2 脉冲阀式空气炮（气包）脉冲阀式空气炮俗称气包，给脉冲电磁阀提供充足的喷吹气源。空气炮清堵器是以突然喷出的压缩空气的强烈气流，以超过一马赫的速度或高于音速的速度直接冲入贮存散装物

7、料的闭塞事故区，这种突然释放的膨胀冲击波克服了物料的静摩擦，使仓中的物料又一次恢复重力流动。;脉冲电磁阀式气炮（气包）1.2.1 特点1、安全：空气炮清堵器是按国家规定的容器规范进行设计、制造的。由于空气在容器中的喷射是瞬时的，每次使用的空气量有限，因此不会对仓、斗等构筑物产生大的振动和对仓壁的冲击。采用无火花开关，对周围介质没有爆炸危险。2、能量大：空气炮清堵器是利用储存在贮气罐中的气体以突然爆发所产生的气流冲击力，直接作用于物料闭塞事故区，破拱清堵助流。3、能耗低：由于空气炮清堵器是间歇工作，每次充气时间很短，因此比其它清堵助流装置所消耗的能源都低。4、噪音低：膨 胀释放压缩空气的声音几乎

8、全部被仓中的物料所吸收，又是间歇工作，所以噪音低于工业企业噪音卫生标准。1.3 提升阀（气缸）提升阀又叫气缸，标准气缸适用在各行各业，专用于除尘设备上的气缸一般配套提升阀和电磁脉冲阀使用， 压缩空气进入气源处理元件，经分水过滤、减压、加润滑油处理后，具有一定压力的干燥、洁净、润滑的空气由电磁阀进入气缸。电磁阀接收电控柜信号，控制气缸动作， 实现冷风、卸灰、离 线清灰引、返吹风转换等自动化过程。 气缸的正常工;作条件：介质、环境温度为-570 ，工作 压力为 0.11Mpa.气缸运动速度范围为50500mm/S.二、工作原理当含尘气体由进风口进入灰斗以后，一部分较粗尘粒在这里由于惯性碰撞、自然沉

9、降等原因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外侧， 净化的烟气由滤袋内部进入上箱体，再由阀板孔、出风口排入大气，达到除尘的目的，随着过滤过程的不断进行，滤袋外侧的积尘也逐渐增多，从而使除尘器的运行阻力也逐渐增高，当阻力增到预先设定值时，清灰控制器发生信号，首先控制提升阀板孔关闭，以切断过滤烟气流，停止过滤过程，然后电磁脉冲阀打开，以极短的时间（0.10.15 秒）向箱体内喷入压力为 0.50.7MPa 的压缩空气，压缩空气的箱体内迅速膨胀，涌入滤袋内部，使 滤袋产生变形、震动，加上逆气流的作用， 滤袋外部的粉尘便被清除下来掉入灰斗，清灰完毕之后，提升阀再次打开

10、，除尘器又进入过滤状态。从第一室清灰开始至下一次清灰开始为一个清灰周期。上述的工作原理所表示的仅是一个室的情况，实际上气箱脉冲袋除尘是由多个室组成的，清灰时，各室分别按顺序进行， 这就是分室离线清灰，其优点是清灰的室和正在过滤的室不干扰， 实现了长期连续作用，提高了清灰效果。;清灰工作原理2.1 清灰周期一个室从清灰开始到结束，称为一个清灰过程，清灰过程一般 3 l0 秒，从第一个室的清灰结束，刘第二个室的清灰开始，称为清灰间隔。清灰间隔的时间长短取决于烟气参数，短则几十秒钟， 长则 几分钟甚至更长时间，清灰间隔又可分集中清灰间隔和均匀清灰间隔二种，所谓集中清灰间隔是指从第一室清灰开始到最后一

11、个室清灰结束以后，全部室都进入过滤状态，直至下一次清灰开始。而均匀清灰间隔则在最后一个室清灰结束以后，仍以间隔相同的时间启动第一室的清灰，因此均匀清灰间隔的清灰过程是连续不断的。从第一室的清灰过程开始到该室下一次的清灰过程开始之间的时间间隔称为清灰周期，清灰周期的长短取决于清灰间隔时间的长短。2.2 清灰控制方式上述清灰动作均由清灰控制器进行自动控制，清灰控制方式有定时式和定压式二种，定时式是根据收尘器阻力的变化情况，预置一个清灰周期时间，收尘器按固定预置时间和时间间隔对每个收尘室轮流进行清灰，这种控制器结构简单、调试、维修方便、价格便宜，;适用于工况条件比较稳定的场合，定压式是在控制器内部设

12、置一个压力转换开关，通过设在收尘器上的测压孔测定收尘器的运行阻力，检测袋内外侧的压差，随着过滤的不断进行，滤袋表面的积尘逐渐增多，除尘器的阻力也逐渐增加，当达到清灰阻力时，压差达到表上的设定值，压力转换开关便送出信号，启动清灰控制器进行清灰。这种控制器能实现清灰周期与运行阻力的最佳配合，因此非常适合工况条件经常变化的场合，但仪器较复杂，价格也比较贵。2.3 清灰方式比较根据除尘器的结构形式不同，脉冲喷吹式袋除尘器设计有 2 种清灰方式：即在线清灰与离线清灰。2.3.1.在线清灰高 压脉冲空气从电磁脉冲阀通过输气管从滤袋中心上方的喷吹孔高速喷出，穿过 除 尘布袋上方的文丘里管的颈部，包括诱导的二

13、次空气，冲向滤袋内部，沿滤袋长度方向产生短促的脉冲压力波，将沉积在滤袋表面上的粉尘剥离下来，粉尘落入灰斗，干净气体通过净气室排除机外。当电磁阀断电时，脉冲阀膜片关闭、止断高压脉冲气流，一次清灰结束。图 1 是这种结构的除尘器脉冲喷吹清灰和干净气体排除机外的过程。在 线清灰的问题是高压脉冲空气生成的是与主气流逆向的高压气流冲过滤袋使滤袋产生抖动，除去滤袋表面上聚集的粉尘，成片的粉尘落入位于 除尘器下部的灰斗中，再经卸料装置排出机外。在此过程中，高压脉冲空气要克服主气流的阻力，其强度势必被削弱。除尘器的有效过滤面积也瞬间（毫秒计）减少。从工业角度看，此面积减少对工艺系统产生的影响是可以忽略不计的。

14、近年来，在线清灰方式的袋除尘器，已被广泛应用在回转窑窑尾废气处理系统中。;图 1在线清灰脉冲喷吹袋除尘器工作原理2.3.2.离线清灰离线清灰要求除尘器设计为多室组合的形式，实现逐室清灰，见图 2。当某过滤室需要清灰时，该过滤室与主气流隔离开来，过滤室被隔离是通过设置在进气口或者出气口的阀门实现的。这个过程大约保持 23min 。这样的结果导致每一次清灰操作过程中除尘器的总过滤面积（或称为毛过滤面积）被降低了一个室的滤布面积，总过滤面积的减少也导致有效过滤面积（或称净过滤面积）的降低，显然是不经济的，增加了基建投资，与业主愿望相左。从这方面来讲不如在线清灰优越。但是，从主气流中隔离开对滤袋实施清

15、灰，从技术上说又有许多优点：穿过滤袋的高压脉冲空气量不必很大即可有效清灰，且所需压力较低。从滤袋表面被清除下来的成片粉尘有足够的时间降落入灰斗，再次飞扬的几率很小。清灰频率下降，滤袋寿命得以延长。配置脉冲阀数量较少，可减少一次投资和维护工作量。清灰所需压缩空气量较少，节省电能。清灰效率高，除尘器能保持较低的压力降，其结果是使除尘系统的运行费用下降。由于离线清灰的脉冲喷吹 袋式除尘器具有上述诸多优点，且已被实践证明是正确的，因此，氧化铝生产中多采用离线清灰方式。;图 2离线清灰脉冲喷吹袋除尘器工作原理三、过滤过程中的影响因素依据 Friediarlder 的理 论， 对滤料单一的纤维的除尘效率为

16、：式中：K D、K1由烟气温度、黏度，密度确定的常数；dF单 一纤维的直径，m；dp粉尘粒径， m；Vs过滤风速，m/s 。由式知，单一纤维滤 料过滤时，影响除尘效率的因素有滤布特性，尘气的特性，过滤风速(即每平方米每小时的滤袋通过的尘气量，用 m3m2h 表示)。3.1 滤布影响因素滤料是袋式除尘器的心脏，决定了过滤能力和除尘效果。滤料造价一般占设备费用的1015左右，滤料需定期更换，从而增加了设备的运行维护费用，除尘器的效率、阻力，特别是维护管理都与滤料的材质及使用寿命有关。因此，正确地选择滤袋材料是设计良好袋式除尘器的关键。在选择滤布时应根据含尘气体性质、含尘浓度、粉尘颗粒大小、化学性质，物理性能，气体温度等选择合适的滤布。;3.2 过滤风速的选取过滤风速是除尘系统设计和运行的重要参数。对于 脉冲袋式除