三轴联动脉冲袋式除尘器

童 科

（浙江 台州 318000）

脉冲袋式除尘器是目前国内应用最广的除尘清灰方式之一，其原理是以压缩空气为动力，利用喷吹机构瞬间喷出的压缩空气，通过文丘里管诱导数倍于喷射气量的空气高速进入滤袋，使滤袋由顶部滤口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，产生很强的清落积灰作用。这种除尘器清灰强度大，可以允许采用较高的过滤风速，能满足大多数除尘场合的清灰要求。

然而，目前国内在售的脉冲袋式除尘器均采用了传统的固定喷头结构设计，如QMC脉冲袋式除尘器和气箱脉冲袋式除尘器，这种除尘器通常由一排平板形扁式滤袋和喷吹管组成，在每个滤袋的上方都装有一根喷吹管，管上有喷吹孔正对每条滤袋中心，各喷吹管经由脉冲阀与气包相连。当脉冲阀开启时，气包内的压缩空气瞬间由喷吹孔射出，并通过置于滤袋口处的文丘里管引射大量空气一并进入滤袋，完成一次清灰。当一个滤袋清灰后，间隔一定时间后对下一个滤袋进行清灰，依次逐个循环进行。落入灰斗的灰尘由卸灰阀排出。这种脉冲袋式除尘器存在以下几个缺点：一是喷吹管和滤袋必须严格对正，否则不能保证有足够的引射能力，并且喷吹气流偏斜容易使滤袋损坏，降低使用寿命，因此需要经常对所有喷吹管进行维护以保证其精度；二是每个滤袋都需要各自的喷吹管、文丘里管和脉冲阀，制造成本较高；三是采用的平板形扁袋由于面积较大，需要更大的喷射动力，因此对气包和脉冲阀以及连接管的要求都比较高；四是扁袋和置于其内的支撑骨架的制作都较为复杂，成本较高；五是喷吹管固定于滤袋的上方，维护或更换滤袋时需先拆除喷吹管或者打开灰尘较多的中箱体取出滤袋，两种方式操作起来都十分不便。

因此，为了解决上述技术问题，本文提出了一种新式的三轴联动脉冲袋式除尘器，该除尘器采用筒式滤袋，并引入了一个三轴运动定位装置，通过该定位装置驱动一个集喷嘴、文丘里管和可伸缩气密压套为一体的一体化喷气头沿三个方向作直线运动，使喷头对接下方的滤袋口，从而完成脉冲清灰过程。这种脉冲袋式除尘器有如下特点：使用集成了文丘里管的一体化喷气头，省去了一组喷吹管和脉冲阀，每个滤袋口处也不再需要设置文丘里管了，可以大大节省制造成本；所有滤袋共用一个喷气头，可以大大降低对喷气头的维护成本；采用筒式滤袋，这种滤袋的受力更加均匀，滤袋及支撑骨架的制作也更加方便，成本更低，并且由于面积较小，清灰所需动力较小，可以降低对气包和脉冲阀的要求和成本；滤袋和其支撑骨架采用一种可抽插式的结构，使得滤袋的拆卸和安装都更加方便；使用三轴运动定位装置，可以使清灰过程更加的灵活，可以对任意位置的滤袋进行随机清灰；使用可编程程序控制器和传感器，可以使清灰系统智能自动化运行。

图1 三轴定位运动装置

1 关键构造

三轴运动定位装置是该新式脉冲清灰除尘器的核心构件（如图1所示），由x轴、y轴和z轴三轴的组件构成。其x轴由滑杆、螺杆、电机和滑块组成，螺杆由电机驱动旋转，滑块套在滑杆和螺杆上，滑块与螺杆通过内外螺纹啮合，螺杆旋转时带动滑块前后移动。y轴组件与x轴类似，由齿轮旋转带动履带转动并带动滑块左右移动。其z轴由滑杆、齿轮、电机、滑块、履带和带齿轮的滑杆固定板组成，齿轮由电机驱动旋转，履带套在齿轮上，滑块与履带固定连接，齿轮旋转时带动履带转动并带动滑块上下移动。一体化喷气头安装在z轴的滑块上随z轴滑块运动。

上述一体化喷气头是一个把喷嘴、文丘里管和可伸缩气密压套集成到一起的组件。文丘里管的上端连接喷嘴，下端连接可伸缩气密压套。可伸缩气密压套的内径大于花板开孔的直径以便对接时能完全套压住滤袋口以保证气密性。

图2 整体结构图

为了使滤袋是一种容易安装和拆卸的结构，上述的筒式滤袋套在一个支撑骨架的外面，支撑骨架的顶端焊接到一个卡环上，卡环的外径大于花板开孔的直径，另有一个环形压片，该环形压片的内径略大于滤袋的外径，外径与卡环相同，环形压片从滤袋底部套入直至滤袋口处，与卡环对齐压紧，将滤袋开口处的翻折多余部分夹在中间，并用铆钉或螺丝紧固。这样的结构可将滤袋牢牢固定在支撑骨架外，安装时只需将滤袋及支撑骨架插入花板开孔处，环形压片会将滤袋卡在花板上而不会滑下，同样，拆卸时只需将滤袋及支撑骨架抽出即可。

花板上的滤袋开孔呈等间距的方阵排列。可以采用正方形或三角形阵列等排列方式，但阵列边缘的开孔需留有一定的边距，以使所有开孔的位置均在三轴运动定位装置能够定位到的范围内。

2 自动化控制

为了实现自动化控制，采用一个可编程程序控制器来控制三轴运动定位装置各轴的运动，从而使得清灰过程可按预先设定的条件或顺序进行。同时，与一体化喷气头相连的气包脉冲阀也由程序控制器控制，可实现每次脉冲喷气量的按需释放。

为了使清灰过程更加灵活和及时，同时减少能耗，还在每个滤袋内部设了一个传感器。该传感器可以感知滤袋上吸附的灰尘量，当吸尘量达到一定程度时，传感器立即通知程序控制器中断原清灰程序并优先对所在滤袋进行清灰。

在实际使用时，可根据入口气体的含尘浓度、灰尘特性及进气速率等参数，灵活设置清灰顺序、时间间隔、脉冲喷气量大小以及传感器的触发阈值等，从而实现整个系统的智能自动化运行。

3 具体实施

如图2所示，整个除尘器主要分为上箱体1、中箱体2和下部灰斗3三个部分。在上箱体和中箱体之间有花板14分隔，花板的作用一是将含尘气体与净化后的气体分隔，二是作为滤袋安装的支撑。滤袋12放置于中箱体，每个滤袋均套在一个支撑骨架13外面，滤袋与支撑骨架一起从花板的开孔处插入中箱体。除尘时，含尘气体从进气口4进入中箱体，经滤袋过滤后，灰尘被吸附在滤袋的外表面上，净化后的气体经花板处的滤袋口进入上箱体，并从上箱体的出气口5排出系统。清灰时，首先由程序控制器9命令三轴运动定位装置11将一体化喷气头10水平移动到需要进行清灰的滤袋的正上方，然后命令三轴运动定位装置将一体化喷气头下降，使一体化喷气头的可伸缩气密压套压套住滤袋口完成对接，接着控制器再命令与气包7相连的脉冲阀8释放一定量的压缩气体，经输气软管到达一体化喷气头射出，并通过一体化喷气头的文丘里管引射大量空气一并进入滤袋，使滤袋产生急剧的膨胀和冲击振动，将灰尘抖落至下部灰斗，完成一次清灰过程。当灰斗的灰尘积累到一定量时，开启排灰阀6排灰。当需要维护或更换滤袋时，可将上箱体的上盖15打开，并命令三轴运动定位装置将喷气头水平移动至上箱体边缘处，即可将滤袋和支撑骨架完全抽出，十分方便。

上述的一体化喷气头通过两根固定箍条固定在三轴运动定位装置的z轴的滑块上。一体化喷气头通过输气软管与脉冲阀相连，输气软管需保证一定的长度以使喷气头能移动到最远端的滤袋上方，可以采用弹簧状软管。文丘里管的上端连接喷嘴，下端连接可伸缩气密压套。可伸缩气密压套的内径大于花板开孔的直径以便对接时能完全套压住滤袋口以保证气密性。由于所有的滤袋共用同一个一体化喷气头，省去了一组原本每个滤袋都配备的喷吹管和脉冲阀，并且由于喷气头里集成了文丘里管，省去了原本在每个滤袋口处都设置的文丘里管，大大节省了制造成本。同时维护时也只需对这个一体化喷气头进行，大大降低了维护成本。

综上所述，本文所介绍的新式脉冲袋式除尘器是一种对脉冲气体的动力要求较低、喷气头的维护工作量少、清灰过程自动化、同时滤袋易拆卸易安装的脉冲袋式除尘器，兼具灵活、低成本、易维护的优点，相比传统的脉冲袋式除尘器，具有较高的经济效益。

[1]王纯，张殿印.废气处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2013：216-217.