除尘器

旋转滤筒除尘器的探讨

作者:六合彩资料歇后语    来源:www.    发布时间:2019-04-03 15:38:19

布袋除尘器相比,旋转滤筒除尘器具有如下特点:①除尘器组件少,清灰过程单一,设备运行的可靠性增加,检修、维修方便、快捷;②清灰速度快、周期短,可防止吸水性强的粉尘粘附;③过滤速度可达到014m/s,远高于布袋除尘器的过滤速度011m/s,提高了单位体积的设备处理能力;④采用金属纤维和粉尘层结构,解决了高温除尘问题等。更重要的是,滤筒中的滤料不存在疲劳破坏因素,使用寿命大幅度延长;滤料清洗方便(通过检修孔向内喷水清洗),能保证滤料的过滤性能。

由于适应性强、过滤元件较少、过滤速度较大、除尘效果能满足工艺和环保要求,因此,旋转滤筒除尘器在干法选煤除尘系统、燃煤锅炉烟气净化和工业窑炉烟气除尘等领域具有较好的应用前景。

1除尘器的结构与工作原理

旋转滤筒除尘器由三部分组成:壳体、滤筒和吸嘴清灰系统,如图1所示。

图1 旋转滤筒除尘器示意图

滤筒一端封闭,一端敞开,水平放置,中心轴及配置的轴承保证滤筒运转平稳,敞开一面与隔板形成动态密封。滤筒的圆筒型骨架为金属结构件,圆筒表面依次蒙上金属网、纤维滤料和不锈钢丝网(图1c),最外层不锈钢丝网主要用来保护纤维滤料在清灰时免受频繁变形而产生疲劳损坏。滤筒敞开一端的转动轴上设有旋流板,当洁净气体通过时,滤筒自动旋转,旋转速度40~60r/min。

除尘器负压工作,含尘气体进入除尘器后,经过滤筒表面滤料的过滤后进入筒内,从滤筒敞开一端排出,灰尘留在滤筒表面。清灰吸嘴固定不动,顶端靠近滤筒表面,但不接触,如图1(b)所示。当吸嘴负压吸气时,滤筒滤料内部和表面的灰尘被吸走,送到外部除尘器处理。滤筒的不断旋转,逐渐完成其表面的清灰过程。

由于清灰气体量较少(一般200~300m³/h),清灰气体所需的外部除尘器的投资、运行费用较低,但使旋转滤筒的可靠性大大提高。

吸嘴的负压程度、吸嘴宽度、吸嘴顶端与滤筒表面的距离和吸嘴个数等影响吸嘴清灰效果和过程的经济性。

2滤筒滤料的过滤方式

滤料过滤有两种方式,即内部过滤和粉尘层过滤。如图2所示。

图2 滤料过滤和表面积灰示意图

内部过滤发生在滤料的初始过滤阶段。开始,滤料处于洁净状态,含尘气体通过滤料时,起过滤作用的主要是滤料的纤维,在惯性碰撞效应、拦截效应、扩散效应等作用下,粉尘沉积在滤料内部;其后,纤维捕集的粉尘和纤维一起,共同对含尘气体进行过滤。由于沉积在滤料内部的粉尘越来越多,粉尘的过滤作用加强,因此,除尘效率随过滤时间的延长而提高。内部过滤又称为深层过滤。

粉尘层过滤又称为表面过滤。经过一段时间过滤后,粉尘在滤料纤维间架桥,架桥完成后,滤料表面形成了粉尘层,由薄逐渐变厚,形成了尘滤尘。由于粉尘粒径较小,粉尘层致密,因此,尘滤尘效果较好;另外,含尘气体首先经过粉尘层(经过滤料过滤时,气体含尘浓度已非常低),且粉尘层的除尘效率与其厚度成幂指数关系,因此,随着过滤过程的进行,粉尘层不断变厚,并由开始的参与过滤,到其后起主要过滤作用。

对于厚而蓬松、空隙率较大的针刺毡类滤布等,内部过滤作用较为明显;对于薄而紧、空隙率较小的编织滤布等,主要表现为外部过滤。

设含尘气流速度为U0(m/s),滤料表面初始形成粉尘层过滤(粉尘层厚度为l≈dp,开始具有过滤功能)的时间为t1,并认为此时滤料内部填满粉尘,则有:

取滤料参数公式

式中:β为滤料的填充率;H为滤料厚度,m;A为过滤面积,m²;U0为含尘气流速度,m/s;dp为粉尘粒径,m;ε为粉尘孔隙率;ρp为粉尘密度;kg/m³;c0为气体初始含尘浓度,g/m³;ηA为滤筒认定除尘效率,%。

取滤料参数和操作参数如下:c0=10g/m³、ρp=2200kg/m、ε=013、dp=5×10^(-6)m、U0=014m/s、β=016、H=2×10-3m,如果滤筒除尘效率为98%,由式(1)得t1=315s。由于滤筒转速为40~60r/min,转1圈清灰一次,滤筒表面沉积灰尘的时间也不超过115s。因此,滤料表面不可能出现粉尘层,此时滤筒过滤为内部过滤。

3试验装置与试验结果讨论

3.1试验装置与条件

旋转滤筒除尘器的滤筒直径为475mm,过滤段长1500mm,采用三段吸嘴同时清灰(图1a)。清灰气体由风机提供,压头为4000Pa,流量为3m³/min。粉尘为电厂电除尘器收集的灰尘,激光颗粒分析仪(GSL-101BⅡ型激光颗粒分布测量仪)测得粒径分布如表1所示;由压缩空气通过文丘里管(文丘里管喉部产生负压吸尘)把灰尘送到除尘器进风管,经滤筒过滤后,气流出口含尘浓度计量采用上海宏伟仪表厂研制生产的CLK-1型粉尘取样仪。

其他相关的测量仪器有:倾斜式微压计、标准比托管、S比托管、U形管压力计、分析天平、空盒气压表、干湿球温度计、玻璃水银温度计、秒表、玻璃转子流量计等。

气体流量约3200m³/h,气流通过滤筒出口处旋流板时,带动滤筒旋转,转速约60r/min,过滤

周期1s;环境温度3~5℃,大气压力10217kPa。

表1 灰尘粒径分布

3.2试验结果讨论

滤筒采用单段整体清灰(三个吸嘴同时吸气),试验结果如表2所示。

表2 除尘器除尘实验结果

通过测试和长时间的观测表明:①旋转滤筒除尘效果不如布袋除尘器,尽管除尘效率超过99%,但排放浓度高于布袋除尘器。主要原因是滤料的过滤时间太短,清灰频率高,滤料表面没有沉积大量的粉尘参与过滤;②含尘气体初始浓度越高,除尘器除尘效率也越高,但排放浓度增加,除尘压力损失增加。因此,处理高浓度含尘气体,在排放要求较高时,采取旋风预除尘能大幅度降低排放浓度;③吸嘴清灰彻底、效果好,过滤气流稳定,除尘器压降几乎没有波动;④处理高浓度含尘气体,排放浓度也能满足一般排放标准。

滤筒除尘器

4旋转滤筒除尘器的改进措施

由于旋转滤筒除尘器转速快、清灰频率高,“尘滤尘”的特点没有充分利用,同样的滤料,除尘效果不如布袋除尘器。要进一步提高滤筒的除尘效率,减少清灰气体量,优化滤筒除尘器的结构和除尘性能,可从三个方面进行改进:①把清灰吸嘴分成n段,而且每段不同时吸气清灰(通过外部吸气管上的转换阀来实现)。第一段吸嘴(对应第一段滤筒)完成清灰后(滤筒正好转一圈),第二段吸嘴紧接着进行吸气清灰,如此类推。这样滤筒的过滤时间就增加了n倍,粉尘的协同过滤作用增加;另外,清灰气体量减少了n倍,提高了系统的经济性,除尘系统更加合理;②把现有滤筒轴上的旋流板去掉,在除尘器外部的轴上安装风动轮,用清灰的高压空气带动,通过调节气量控制滤筒转速,以期延长过滤时间,促使滤料表面形成粉尘层,提高滤筒的除尘效率;③不论旋转滤筒处理多大流量的含尘气体,清灰气体的净化设备可以不变,便于除尘器优化、设计、加工和操作。因为,吸嘴的结构尺寸和操作参数可保持不变,只通过吸嘴分段的个数来适应滤筒处理气量的变化。

滤筒除尘器

5结论

(1)滤筒除尘器除尘效率高、过滤速度大,能提高单位体积除尘器的处理能力。

(2)滤筒除尘器部件少、不易损坏,使用寿命长,检修、维修方便。

(3)滤筒分段吸气清灰,延长了清灰周期,提高了除尘器的除尘效率;同时,也减少了清灰系统的投资和运行费用。

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