脉冲袋式除尘器滤袋机械破损的原因及其预防措施

王春丽，李志军，王兴

滤袋是袋式除尘器的核心部件，直接影响到除尘器的除尘效率和使用寿命。防止滤袋的破损并延长滤袋使用寿命，对提高整个除尘器的稳定运行、降低除尘器的运行成本、满足环保排放要求具有重要意义。导致滤袋破损的原因有高温烧损、酸碱腐蚀、结露水解、机械破损等，本文仅就滤袋机械破损的原因及其预防措施作一介绍。

1 滤袋与滤袋、滤袋与壳体边壁间距设计不合理导致滤袋磨损

滤袋与滤袋之间距离a或b、滤袋距壳体边壁距离A或B过小，滤袋之间或滤袋与壳体边壁碰撞摩擦导致滤袋破损，如图1所示。

脉冲清灰袋除尘器滤袋间距一般取0.5倍滤袋直径，最小不小于40mm；边部滤袋到壁板距离不小于100mm，根据除尘器的大小、结构、型式而有所不同。

2 花板变形导致滤袋磨损

花板变形，袋笼的垂直度得不到保证，造成滤袋底部相互间的直接碰撞，导致滤袋底部损坏。

为增加花板的刚度，花板上应增设加强筋。花板加强筋的焊缝应避开花板开孔位置，以保证花板不变形，如图2所示。花板外观应平整、光洁，不应有翘曲或凹凸不平等缺陷，其平面度偏差不大于花板长度的2/1000，且孔的加工宜采用激光加工。

3 袋笼的影响

袋笼质量好坏、滤袋和袋笼匹配程度、袋笼的纵筋数量、支撑环之间的间距等细节设计都会影响到滤袋的使用寿命。图3所示为由于袋笼缺陷（包括焊瘤、筋变形、圈开焊等）引起的滤袋破损。

袋笼的设计及加工应满足如下要求：

（1）袋笼的支撑环和纵筋应分布均匀，并应有足够的强度和刚度，能承受滤袋在过滤及清灰状态中的气体压力，能防止在正常运输和安装过程中发生的碰撞和冲击所造成的损坏和变形。

（2）袋笼所有的焊点均应焊接牢固，不允许有脱焊、虚焊和漏焊的情况。

（3）袋笼与滤袋接触的表面应平滑光洁，不允许有焊疤、凹凸不平和毛刺。

（4）袋笼表面必须经过防腐蚀处理，根据不同需要进行电镀、喷塑或涂漆。比如，经有机硅处理的袋笼具有防腐蚀、耐高温、耐低温、拒水、抗酸碱等优点，可应用在恶劣的工况环境。

图1 滤袋与滤袋间距和滤袋与壳体边壁间距示意图

图2 花板加强筋焊缝示意图

图3 袋笼缺陷引起滤袋破损

另外，根据多个现场的实践经验可知，袋笼上部不加保护套即可满足滤袋的使用寿命要求，加保护套反而会增加袋口的局部阻力。

4 不合理的Can速度的影响

脉冲喷吹袋除尘器气流上升速度（Can Velocity）这一概念是从国外引入的,指袋式除尘器过滤时,烟气在滤袋之间空间内的流动上升速度，可表示为：

式中：

V——气流上升速度，m/s

Q——烟气量，m3/s

A——横截面积，m2

D——滤袋直径，m

h——滤袋长度，m

vF——过滤风速，m/s

n——滤袋个数

L1，L2——花板长和宽，m。

以图4所示一块花板为例。实践证明，在相同处理风量的条件下，Can速度取值大，说明在有效的袋室空间内滤袋与滤袋之间的间距较小，布置较紧凑，除尘器的外形尺寸较小。但其值如果过大则会引起清灰效果差，烟气在滤袋上负荷分布不均，滤袋磨损大，除尘器的运行阻力也会相应增大。

Can速度V是一个算术平均值，其影响因素包括滤袋布置的紧密程度、过滤风速和滤袋长度等。事实上含尘气流在上升过程中沿滤袋高度方向速度是不均匀的，所以Can速度只是反映结构设计特征的参数（对不同的粉尘其值有所区别，对于水泥窑尾粉尘一般不超过1.2m/s）。国内外越来越多的人开始重视这一参数，以此作为衡量结构设计的优劣及技术性能的依据。

图4 花板尺寸和滤袋投影分布图

5 过滤阻力的影响

脉冲袋式除尘器的滤袋与袋笼之间的摩擦是随着过滤—清灰过程周期性变化的，在正常阻力下磨损并不严重。如果脉冲袋式除尘器清灰不良，则阻力变大。过滤阻力ΔP可表示为：

式中：

ΔP——过滤阻力，Pa

ΔPf——滤料阻力，50～100Pa

ΔPd——沉积粉尘层的阻力，500～1500Pa

ξf——滤料的阻力系数

μ——气体的粘滞系数，kg/m·s

vF——过滤风速，m/s

ξd——堆积粉尘层的阻力系数，108～1011

α——堆积粉尘的比阻力，109～1012m/kg

表1为根据实测孔板上下压差与过滤风速的关系（仅作参考，不同公司产品有所区别）。

表1 孔板上下压差与过滤风速的关系

由此可见，过滤阻力与过滤风速成正比。过滤风速越大，过滤阻力越大，导致滤袋与袋笼之间的摩擦力加大，造成滤袋物理磨损加快。这是因为，两物体之间的摩擦力与外力大小成正比，即：

式中：

f——摩擦力，N

μ——摩擦因数

FN——滤袋受到的压力，N

外部压力愈大则摩擦力也愈大，滤袋受到的摩擦力加大，则滤袋损坏加快。

要避免滤袋阻力过大，可采取良好的清灰方式、适当降低过滤风速等技术措施。

6 清灰引起滤袋破损

清灰系统的设计是关键因素，为此，许多公司采用了不同的措施来降低袋口的磨损，如双文丘里管、双喷嘴系统、环隙喷吹、集束喷头等。对于水泥窑尾袋除尘器，我们提倡采用集束喷头的低压喷吹系统，它既可保证清灰效果，同时也可减少正常工作时消耗在文丘里管上的阻力。

另外，清灰压力过高也会引起滤袋破损。对于清灰压力，有人误认为压力越高清灰效果越好。实际上，并非所有场合都需要强度高的高压喷吹清灰。比如，对于粉尘浓度低、颗粒较粗、水分低的粉尘，采用＜0.3MPa压力的压缩气体喷吹清灰就可以满足要求。压力过高不仅会伤害滤袋，而且会增加压缩空气的消耗。故在确保清灰效果的前提下，将清灰压力调整得越低越好。

清灰频率不合理也会引起滤袋破损。清灰频率与压差是密切相关的，清灰越频繁，滤袋阻力越低（当然应该在一定范围内），相应的压缩空气消耗越大，对滤袋损伤也越大。

7 气流分布不均引起滤袋磨损

气流分布不均造成烟气高速冲刷滤袋，使滤袋局部磨损，理论上含尘气流接近滤袋的速度高于3m/s均会造成滤袋的较早磨损，包括除尘器入口风管偏斜并无有效校正措施，采用双进风口的除尘器两支路之间风量差异较大，多袋室除尘器各室之间风量不均匀，以及袋室入口风速过高（＞8m/s），个别袋室灰斗积灰，造成局部风速过大等。

预防措施：每项工程结合进出口非标管道对整台除尘设备气流分布做计算机数值模拟（CFD）或做物理模拟实验，根据结果采取措施，确保进气方式、分室方式、排列方式等方面的合理性。

8 结语

多年以来，中材装备集团有限公司在滤袋预防机械磨损方面积累了非常宝贵的经验，除尘器的滤袋使用寿命均在3年以上。袋式除尘器滤袋机械破损的因素很多也很复杂，在实际使用中除了单一因素导致滤袋机械破损之外，往往是由很多因素综合导致的。所以在着手解决滤袋机械破损问题之前，要查明原因，有的放矢，才能有效地解决滤袋机械破损问题。