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1、1 前言进入二十世纪后，工业飞速发展，世界各地加快工业的发展步伐。节能与环保是 二十一世纪的主基调，受到人们的普遍关注。在这个科技发展迅速的时代，水泥以其 独特的优越性能在建筑、油井、抗洪抢险等方面得到广泛的应用。然而，水泥工业却 是所有的工业行业中对环境危害最严重的。它的公害主要是粉尘、噪音、废水和废气 中的SO2及氮氧化合物等，其中以粉尘的污染尤为突出。水泥工业粉尘遇水容易凝结， 对人体产生及大的危害，它是造成矽肺、尘肺等等职业病的根源。若不采用高效除尘 装置，像水泥工业粉尘这样大的排放量，不仅污染厂区环境，危害人民身体健康和农 作物的生长，而且还会增加生产成本、加速机械设备的磨损。粉尘的
2、沉积，使电气设 备散热受阻而过热，容易使其老化损坏；各种控制电器因粉尘夹塞而使触头接触不良； 机械设备因粉尘的进入而使磨损加剧，使用寿命明显缩短；而且先进的高技术精密仪 器、仪表很难在粉尘环境中正常工作 。有些水泥厂在发展生产的同时不断改进技术 与设备，投入大量财力，但是由于整体环境保护不太好而使该措施不能充分发挥效益。袋式除尘器不仅对粉尘有很好的捕集效果，而且辅以必要的措施还可以处理一些 有毒有害的气体，因而在许多领域都得到了广泛的应用，已成为防止大气污染、改善 劳动条件、回收有用物料以及保护机点设备等方面的有效装置。2总体方案设计2.1处理烟气的特点水泥行业的粉尘治理之所以难，不是其烟气量
3、大（单台窑不超过10万风量），也 不是其粉尘浓度高（一般扬尘点的粉尘浓度是它的几倍甚至几十乃至几百倍）。而是 其烟气“湿、蚀、变”这一特殊性。“湿”指烟气含湿量大（体积百分比为820%）, 露点温度高（4055C）,酸露点温度更高；“蚀”指含烟气腐蚀性很大，尤其是添加 复合矿化剂后氢氟酸的腐蚀尤为强烈；“变”指废气量、含尘量（1 30g/Nm3）、温 度（45450C）、湿度、粉尘比电阻值（109- 1012Qcm）等参数随工艺操作条件的频 繁变化，大范围的波动。据有关资料表明废气粉尘主要有SiO2、SO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、 K2O构成。烟气中粉尘的颗粒组成大
4、致为大于50 um占30%，大于30 Um占10%, 大于20 um占8%,大于15 Um占15%，小于15 Um占40%。粉尘比电阻约109 1013。2. 2袋式除尘器的过滤过程及除尘机理袋式除尘器是利用多孔的袋状过滤元件从含尘气体中捕集粉尘的一种除尘设备。 主要由过滤装置和清灰装置两大部份组成。前者的作用是捕集粉尘，后者则用以不断 清除滤袋上的积尘，保持除尘器的处理能力。通常还设有控制装置，使除尘器按一定 程序清灰。另外还有输灰装置等。含尘气体通过滤料时，粉尘阻留在滤料上，形成“一次粉尘层”。在此之前，纺 织滤料本身的除尘效率不高，通常只有5080%；但多孔的一次粉尘层具有更高的除 尘效
5、率，因而对尘粒的捕集起着更为重要的作用。图2-1袋式除尘器滤料的捕尘作用针刺毡滤料的出现，使袋式除尘器的工作原理出现了变化。被称为“三维滤料” 的针刺毡，具有更细小、分布均匀而且有一定纵深的孔隙结构，能使尘粒深入滤料内 部，有着深层过滤的作用。因而在不依赖粉尘层的条件下，同样能获得很好的捕集效 果。最新的进步是表面过滤技术。它是在滤料表面造成具有微细孔隙的薄层，其孔径 小到可使大部分尘粒都被阻留在滤料表面，也就是说直接靠滤料的作用来捕集粉尘。 它既不像纺织滤料那样依赖粉尘层的过滤作用，也不像针刺毡滤料那样让尘粒进入滤 料深层。在获得更高除尘效率的同时，也使清灰变得容易，从而保持较低的压力损失。
6、当表面积附的粉尘层厚到一定程度时，便须以某种装置对滤袋进行清灰，以保证 滤袋持续工作所需的透气性。袋式除尘器的工作正是在这种不断滤尘而又不断清灰的 交替过程中进行的。当含尘气体通过滤料时，粉尘被阻留在其表面上，干净的空气则透过滤料的缝隙 排出，它的除尘机理是：筛滤、惯性碰撞、钩附、扩散、重力沉降和静电等效应综合 作用的结果。当粉尘的颗粒直径较滤料纤维的空隙或滤料上粉尘间的孔隙大时，粉尘被阻留下 来，称为筛滤效应。对于常用的织物滤料来说，这种效应是很小的，因为纤维之间的 空隙往往大于粉尘颗粒直径。只是当织物上沉积大量的粉尘后，筛滤效应才充分显示 出来。气流接近于滤料纤维时，气流绕过纤维，但lm以
7、上的较大颗粒由于惯性的作 用，偏离气流流线，仍保持原有的方向，撞击到纤维上，灰尘被捕集 下来，称为碰 撞效应。当含尘气流接近于滤料纤维时，微细的粉尘仍保留在流线内，这时流线比较紧密。 如果粉尘颗粒的半径大于粉尘中心到达纤维边缘的距离，粉尘即被捕获，称为钩附效 应。当粉尘的颗粒极为细小时，在气体分子的碰撞下偏离流线作不规则的运动，这就 增加了粉尘与纤维的接触机会，使灰尘被捕获。碰撞、钩附、扩散效应均随纤维直径的减少而增加，随滤料的孔隙率的增加而减 少，因而所采用的滤料纤维愈细，纤维愈密实，滤料的除尘效率愈高。缓慢运动的含尘气流进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒,可能因重力作用而自 然沉降下来。多纤
8、维编织的滤料,当气流穿过时,由于摩擦会产生静电现象,同时粉尘在输送过 程中也会由于摩擦和其他原因而带电，这样会在滤料和尘粒之间形成一个电位差，当 粉尘随着气流趋向滤料时，由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉 尘的吸附力而被捕集，提高捕集效率。2.3结构方案确定2.3.1确定除尘方案除尘器一般按照清灰方式进行分类，具体有以下几种：a. 脉冲袋式除尘器脉冲袋式除尘器的清灰以压缩空气为动力，当袋式除尘器的阻力达规定值时，通 过控制仪和电磁阀（或气动阀）的作用，开启脉冲阀，压缩空气便在瞬间内通过文氏 管并引射几倍于压缩空气量的空气一同射向滤袋，使滤袋表面的粉尘溃散和脱落。当 所需压缩空气
9、压力为0.50.7MPa时，采用直角式脉冲阀，此种除尘器称为高压脉 冲袋式除尘器。当所用压缩空气压力为0.20.35MPa时，采用直通式（或称淹没式）脉冲阀， 此种除尘器称为低压脉冲袋式除尘器。由于低压脉冲袋式除尘器所用压缩空气压力偏 低，适合厂矿实际情况，且能耗较低，所以得到广泛应用。（1）长袋低压脉冲袋式除尘器长袋低压脉冲袋式除尘器由上箱体、中箱体、灰斗等部份组成。采用外滤式结构， 滤袋下部封闭，上部开口。为了防止滤袋在工作过程中收缩，有些滤袋内装有袋笼。含尘气体由中箱体下部进入，先经过缓冲区，然后由外向内透过滤袋。粉尘被阻 留于袋外，干净气体在滤袋内向上流动，并经由袋口到达上箱体，再由排
10、风口排出。脉冲阀 净气室 密封盖医 气动阀图2-2高压脉冲袋式除尘器示意CDU庆斗图2-3低压脉冲袋式除尘器示意尘气室推灰4低压气出h滤袋的清灰由脉冲喷吹装置进行，以压缩空气为气源。控制系统发出信号时，装 在稳压气包上的直通式脉冲阀便开启，气包内的气流在瞬间释放出来，并从喷吹管上 的喷嘴送入每条滤袋内。滤袋受到清灰气流的冲激振动，滤袋壁获得很大的加速度， 从而使粉尘层被清离滤袋，落入灰斗。以PLC为机芯的电脑控制仪对除尘器的清灰实行程序控制。优先采用定压差控 制方式，同时备有定时控制功能，由操作者任选。滤袋的固定采用弹性元件嵌接的方式。滤袋的袋口有一弹性涨圈，袋口外侧有凹 槽，其尺寸严格控制；
11、花板的袋孔由机加工成型，其尺寸也严格控制。滤袋与花板的 袋孔之间为公差配合，既保证严密无泄漏，又便于检查和安装滤袋。换袋时，不需要 人进入箱体，也不需绑扎，只需要将袋口捏扁成月牙形，即可将滤袋投入中箱体内。 同样，只需将袋口捏成月牙形，便可方便地装好滤袋，操作方便，人与尘袋接触少， 条件较好。（2）气箱式脉冲袋式除尘器气箱式脉冲袋式除尘器的工作原理与高压脉冲袋式除尘器相似，主要区别是这种 除尘器不设压缩空气喷吹管。喷吹时，压缩空气通文氏管与其引射的空气直接射入连 接滤袋的箱室，实行分室脉冲喷吹清灰。除尘器为铸铁顶盖，不易变形，气密性好。因为没有喷吹管，更换滤袋和维护工 作都比较方便。（3）回转
12、管喷吹脉冲袋式除尘器回转管喷吹脉冲袋式除尘器的特点：1 ）滤袋呈扁圆形；2 ）滤袋布置在多个同心圆上；3 ）约1000条滤袋组成一个过滤单元；4 ）滤袋按周长折算，直径为127mm，长度8m；5 ）每个单元由一个脉冲阀实现喷吹清灰；6 ）脉冲阀尺寸为812mm，所需气源压力为0.08MPa；7）每单元有34根喷吹管，围绕着轴心旋转，脉冲阀则按照一定的时间间隔进 行喷吹；8 ）根据处理烟气量大小，可选择多个过滤单元。b. 机械回转反吹袋式除尘器机械回转反吹袋式除尘器为圆筒形，其工作原理如图所示。含尘气体由切向进入 除尘器箱体，在离心力作用下，大颗粒粉尘沿筒壁分离，微细颗粒粉尘被滤袋捕集。 当滤袋
13、阻力达到规定值时，控制仪启动反吹风机，通过循环管将净化后的气体吸入， 再经中心管或脉动阀进入回转臂上的喷吹管，依次进行喷吹，滤袋在抖动与微振中， 使粉尘脱落。浄q出口检讎门反吹凤机图2-4机械回转反吹袋式除尘器1（拯吹吸凤管利用步进式减速器可使旋转臂依次对准各组滤袋时暂停回转，实施定位喷吹清 灰，从而能显著提高清灰效果。C.分室反吹袋式除尘器的结构及原理弟-也弟一忑图2-5二状态清灰和三状态清灰分室反吹袋式除尘器至少由两个箱体组成，采用内滤式结构。滤袋上端封闭，吊 挂于顶部的支撑架上；下端的开口同花板的短管绑扎。含尘气体从设在灰斗上 的进气口进入，自下而上地进入滤袋，并由内向外地透过滤袋，粉尘
14、被阻留于滤袋内 侧，干净气体在外侧流向排气口。滤袋的清灰是分室逐个进行。某仓室清灰时，其出口阀门关闭，而反吹阀门开启， 来自室外大气或反吹风机的反吹气流便因负压的作用而进入箱体，并且由外向内地透 过滤袋，使滤袋收缩。积附于滤袋内壁的粉尘层由于挤压和变形而脱离滤袋，落入灰 斗。携带部份粉尘的清灰气流则在袋内向下流动，并经由袋口到 达灰斗，然后通过进风支管和总管进入其他箱体。反吹结束后，出口阀门开启，而反 吹阀门关闭，该仓室又恢复过滤，下一个箱体则开始清灰。反吹清灰有两种不同的形式:二状态和三状态。二状态是指清灰过程中滤袋有“反 吹”和“过滤”两种状态；而三状态则指滤袋有“反吹” “过滤”和“沉降
15、”三种状 态。分室反吹袋式除尘器有负压式和正压式两种型式。按除尘器与风机相对位置的不 同而区别。滤袋上有若干防缩环，防止滤袋在清灰过程中过份收缩而阻碍清灰。d. 袋式除尘机组袋式除尘机组将风机、清灰机构都组合在除尘器本体上。其工作原理如图所示。这种 除尘器多为内滤式。当滤袋阻力达规定值时，停止风机，启动清灰电机，它通过偏心 轮带动连杆摇动滤袋，达到清灰的目的。风札用电机尘IM淨亍出口搖动电存r揺动逆坪A.B图2-6袋式除尘机组比较上术除尘器，尽管脉冲喷吹袋式除尘器具有过滤风速高，可以“在线清会” 等优点，但是在处理大烟气量时往往都采用反吹风袋式除尘器。其主要原因有：(1) 脉冲喷吹清灰消耗的能量较大。处理1000m3/h的烟气，压缩空气的耗量为 0.380.4m3/min,如按中小型空压机比功率为5.96.6Kw(m3.min)计，则在压缩空气上 消耗的动力为2.22.6kW(1000m3/h)烟气。处理的烟气量愈大，相应的电耗明显上升。(2) 由于通常的脉冲袋式除尘器袋长为23m，袋径为120m,因而在处理大烟 气量时，需要的滤袋数量多，占地面积大。(3) 脉冲喷吹袋式除尘器的膜片、脉冲阀、电磁阀、控制仪需要经常维修，因 此大型脉冲喷吹袋式除尘器维修量大，而反吹风清灰袋式除尘器却相应比较简单。本课题所设计的袋式除尘器用于水泥机立窑除尘，处
