提高除尘器除尘效果研究与试验设计
2010-09-12谷国富
■ 谷国富
〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕
提高除尘器除尘效果研究与试验设计
■ 谷国富
〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕
棉花加工过程会产生大量粉尘，如果不进行有效控制，不但会污染生产环境，同时还存在安全隐患。除了除尘器设备质量影响除尘效果外，含尘空气温湿度的高低也是决定除尘器工作性能的关键因素。本文所述试验的主要目的，是研究确定把轧花车间产生的含尘空气的温度提高多少度、需要多少热量，就可以使含尘空气不因相对湿度过大而影响除尘效果。
棉花加工；除尘器；试验；研究
1 前言
郑州棉麻工程技术设计研究所在实施国家 “十一五”科技支撑计划“棉花加工节能减排新技术研究开发”课题过程中，通过对轧花厂在用的主要除尘器的调研发现，尽管部分除尘器在技术层面上已较过去有了较大的进步，但其先进的性能经常不能较好的发挥。分析原因，主要是由于含尘空气相对湿度不稳定影响了除尘器的使用效果，而轧花厂对此认识不足，因此造成除尘器除尘效果大打折扣，故障率高。
2 理论分析
按照棉花加工行业有关标准的规定，棉花加工过程含尘空气需要经过除尘净化，使其含尘量达到排放标准要求后才可以排入大气。不同行业产生的含尘空气中尘杂性质不同，需要采用不同的滤料进行除尘。除尘器的滤料特性对除尘效果有决定性的作用，被滤料隔阻后的尘杂，通过吸嘴吸、振打、脉冲喷吹等方式，应很容易的与滤料分离，使滤料始终保持正常的透气性，以保证除尘器的正常使用，同时方便尘杂的收集和清理。
含尘空气相对湿度的大小，是影响被滤料隔阻后的尘杂是否容易与滤料分离的重要因素之一。含尘空气湿度越大，尘杂的粘度增大，就越难与滤料分离；反之，含尘空气湿度越小，尘杂的粘度就越低，越易与滤料分离。尘杂与滤料分离含尘空气比较合理的相对湿度为35%左右，当含尘空气相对湿度达到65%时，尘杂就难与滤料分离了，结果是尘杂粘附在滤料表面不能及时被清除掉，使得滤料透气性减弱，除尘器阻力增加，大大增加了除尘器的维护工作量。长期累积的结果，将会导致除尘器不能正常使用。
3 试验设计
3.1 设计依据
如何才能保证除尘器的良好除尘效果呢？由空气物理特性可以看出，在空气含湿量不变的情况下，提高空气的温度，就可以降低其相对湿度。试验表明在棉花加工季节，空气温度是5℃（或0℃）、相对湿度是90%时，空气的含湿量是4.9（或3.4）（g/kg，干空气）。表1的计算结果，说明了在空气含湿量不变的情况下，空气相对湿度与空气温度之间的关系。
表1
从表1中可以看出，当温度由5℃（或0℃）升高15℃时，相对湿度可降低到34%（或32%），这样就可以解决因相对湿度大而使尘杂与滤料粘接的问题了。
3.2 设计计算
要想使进入除尘器前的含尘空气温度升高15℃需要多少热量呢？
以4台中型轧花机规模的轧花厂为例，皮棉产量4 t/h，需要除尘的风量是：
1台 4-72-10c22 kW集棉风机，风量约为40 000 m3/h；
2台4-72-8c11kW皮清机风机，风量约为2×20000 =40000 m3/h；
风量总计约80 000 m3/h。
如果要把80 000 m3/h的含尘风量的温度升高15℃，每小时需要的热量由下述公式求得。
式中：Q—需要的热量，kJ/h；
L—被加热的总风量，m3/h；
Cp—空气平均定压比热，kJ/kg·℃；
γ—空气重度，kg/m3；
t1—加热前空气温度，℃；t2—加热后空气温度，℃。
（因为不同温度下Cp、γ值较接近，故取1或取一样值，下同。）
计算结果表明，把80 000 m3/h的含尘风量温度提高15℃，需要用12×105kJ/h的热风炉。但是，因为风量太大，受热风炉换热面积所限，使得热风炉的风运阻力增加很多，进而影响轧花系统的正常工作。若增加热风炉的散热面积以减小风运阻力，会使热风炉的制造成本增加。
3.3 试验设计
为解决此矛盾，可先从80 000 m3/h风量中分出10 000 m3/h的风量，再把这10 000 m3/h风量经过热风炉加热到一定温度后再与其余的70 000 m3/h风量混合，可使全部80 000 m3/h的风量温度提高15℃。
10 000 m3/h风量需要提高的温度△t可由下述公式计算求得。
即：10 000 m3/h风量温度提高到120℃时再与70 000 m3/h风量混合，即可使整体80000m3/h风量的温度提高15℃。
4 初步结论
根据上述分析和计算，可以选用1.2×106kJ/h的热风炉做为热源，用于提高轧花车间含尘空气的温度，保证除尘器的稳定效果和正常使用。
在实际使用中，含尘空气在经过热风炉散热器时，会因产生过多的积灰而影响散热器的换热效率，因此，需将含尘空气先经过沙克笼除尘后再经过热风炉升温。
另外，为减少不必要的燃料消耗，要把进入热风炉的含尘空气管道设计成旁路管道，在空气相对湿度低于65%时，使含尘空气不再经过热风炉加热。
“棉花加工产业升级关键技术研究开发”项目资助
课题名称：棉花加工节能减排新技术研究开发（2009BADBOB03）
