脉冲袋式除尘器清灰研究与分析

王玉鑫 宋嘉慧

（1、内蒙古平庄能源股份有限公司，内蒙古 赤峰024000 2、辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁 阜新123000）

为响应国家“十三五”规划，加大对粉尘控制力度的要求，不断优化、创新除尘设备。在工业生产中大多会产生粉尘，这些粉尘都会不同程度影响工业生产与人体健康。粉尘中的呼吸性粉尘吸入肺部会使工作人员患尘肺病。对于尘肺病目前还不存在有效治疗手段，且医疗费用高昂。细颗粒粉尘极易容易发生爆炸，不仅会造成人员大量伤亡、设备严重损坏，还会造成财产损失。相较于湿式除尘器需要大量的水资源，干式除尘器使用更加普及，而脉冲袋式除尘器是干式除尘器使用频率最高的一种。近些年来，随着化学工艺的发展，越来越多的纤维材料被开发出来，脉冲袋式除尘器的清灰效果也越来越好，应用也比之前更加广泛。

1 脉冲袋式除尘器设计研究

脉冲喷吹袋式除尘器清灰效果突出，连续运行时间长，自动控制，操作方便。相较于湿式除尘器而言，不需要人员手动操作，它可以通过自动控制的方式进行工作，所以脉冲袋式除尘器的成本要比湿式除尘器低很多，可以节省大量的人工成本。在检测维护方面，脉冲袋式除尘器相对于湿式除尘器也有较大的优势，脉冲袋式除尘器在维护时不需要停止运行生产系统，可大大方便企业生产。

1.1 脉冲袋式除尘器设计原理

脉冲袋式除尘器主要利用压缩外部空气在极短的时间以一个比较快的速度进入滤筒内，高速气流同时卷吸其周围的空气形成一个强烈的空气扰动冲击滤筒内部，滤筒内部的纤维材料受到冲击而剧烈震动，其表面上的粉尘也随之抖动脱落。脉冲喷吹清灰效果明显，并且其喷吹强度和频率都可随时改动，能够承受较高的过滤风速以及对应的阻力。由此可见，在相同的通风情况下，脉冲喷吹的效果优于其他方式。

脉冲袋式除尘器最重要的是清灰部分，清灰部分的优劣决定脉冲喷吹清灰效率的高低。脉冲袋式除尘器的清灰系统主要由电磁脉冲阀、气包、喷吹管、喷嘴、脉冲控制仪等构成。在一定的脉冲间隔时间，当滤筒的内阻达到上限时便开始清灰，脉冲控制仪和脉冲阀开启，气包内的压缩空气经过脉冲阀、喷射管后，进入喷嘴高速喷出，喷射空气在散射分流器的作用下将周围的流体引入滤管，使滤管内发生剧烈冲击从而实现灰分清洁。

1.2 脉冲袋式除尘器清灰机理

脉冲袋式除尘器的清灰过程通常都十分短暂，大约在0.1s-0.3s 之间，压缩空气的压力一般在0.2MPa-0.7MPa 之间，其四周气流流场复杂多变，国内外学者对脉冲袋式除尘器的清灰机理还没有一个大家都能认同的理论。惯性理论支持者认为气流在高压下立即进入滤袋内，在滤袋自身的弹力作用下，在短时间内连续不断地剧烈振动，获得最大的反向加速度，并使其掉落。

脉冲袋式除尘器的清灰主要是确定喷吹周期和喷吹时间，是否停风喷吹。喷吹周期的长短由众多因素确定，例如喷吹气流的速度、周围粉尘浓度的大小以及除尘器运行时受到的阻力等，其关系如表1 所示。脉冲袋式除尘器清灰时先将停风阀关闭，使含尘气流先不能进入箱体，然后再将其所属各脉冲阀依次开启，进行喷吹清灰。上箱体的各净气通道由互补腔联接，它呈箱形结构，中间是空腔，带有与净气通道联接的引射器和与脉冲阀联接的喷吹出口，能从不处于喷吹状态的净气通道引射二次气流，以增强清灰效果。

表1 喷吹周期与过滤风速及入口粉尘质量浓度的相互关系

2 各因素影响清灰效果实验

为了提高脉冲袋式除尘器清灰效率，需要对能够影响清灰效率的因素进行分析，本文通过实验对散射器、喷吹压力、喷吹距离等对清灰效果的影响进行分析改进。

2.1 实验仪器

首先搭建一个脉冲喷吹清灰的实验台。脉冲阀通常有4 种形式，分别为淹没式、直通式、直角式、直角速连式。本次实验使用直角式电磁脉冲阀，其气流入口与气流出口之间为90°，主要分为三部分，分别为膜片、电磁导头、阀门箱体。脉冲喷吹控制仪输出电信号控制电磁脉冲阀的闭合，决定是否使高速气流进入滤筒内部进行清灰，保证整个系统是否能够平稳的进行。脉冲喷吹控制仪发出一个连续电信号的时间被称为脉冲宽度。本实验脉冲喷吹控制仪采用QYJ 型无触点脉冲控制仪。气包安装在电磁脉冲阀的下部，气包底部安装排污阀门，并定期的把装置内的油污、粉尘等杂质排出，提高设备的运行效率。依据多年的经验，进行喷吹时气包内必须留有一定的气体，不得低于原来压力的30%。本实验采用长1m 的喷吹管，管径为23mm，喷吹孔径为20mm，喷吹孔下安装诱导喷嘴。本实验主要采用圆形滤筒，长800mm，内径为200mm，外径为300mm。将滤筒侧壁压力峰值作为分析清灰作用的参考数据，使用压力传感器、数据采集器采集数据，并连接电脑记录分析数据。

2.2 实验步骤

此实验分为五部分，改变喷吹距离、喷吹压力、有无散射器等比较清灰效率，分析它们的变化对脉冲袋式除尘器清灰的影响。

首先安装喷吹管，使喷吹管保持水平。然后安装滤筒，确保喷吹管内的气流能够正对进入滤筒内。接着连接压力传感器、数据采集器，确定喷吹距离与散射器高度。之后开启空压机、冷干机为系统供气，调节气包压力。最后开启数据采集器与电磁脉冲阀进行实验，记录滤筒侧壁各测点压力数值。

2.3 实验结果与分析

为研究方便，在滤筒侧壁方向取4 个测点，从测点1 到测点4 分别距离滤筒顶部为100mm、300mm、500mm、700mm。将QYJ型无触点脉冲控制仪的脉冲宽度设定为80ms，选定喷吹管的管径为23mm，喷吹孔径为20mm。

为探究安不安装散射器对脉冲清灰的影响，设定喷吹距离为160mm，喷吹压力为0.5MPa，滤筒侧壁压力峰值如表2 所示。从图表中可以明显的看出，有散射器时滤筒侧壁压力峰值变化较平稳，而没有散射器时滤筒侧壁压力变化起伏较大，说明安装散射器有助于脉冲袋式除尘器的清灰。

表2 有无散射器时压力峰值

为探究喷吹压力对脉冲清灰的影响，在安装散射器的情况下，设定喷吹距离为160mm，通过调节气包来改变喷吹压力，将喷吹压力变为0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa，观察比较不同压力下滤筒侧壁压力峰值的变化。通过采集数据得到滤筒侧壁压力峰值数据如表3 所示。从表3 中可以明显的观察到，当喷吹压力从0.3MPa 提高到0.5MPa，滤筒侧壁压力峰值均明显增加，增幅为200Pa 左右。表明提高喷吹压力能够有效的增强脉冲袋式除尘器的除尘效率。这是因为喷吹压力越大，进入滤筒内的气流冲击也越大，滤筒上的固体颗粒也更加容易离开纤维表面。

表3 不同喷吹压力时滤筒侧壁压力峰值

为探究喷吹距离远近对脉冲清灰的影响，在安装散射器的情况下，设定喷吹压力为0.5MPa，将喷吹距离变为140mm、160mm、180mm，观察比较不同喷吹距离下滤筒侧壁压力峰值的变化。通过采集数据得到滤筒侧壁压力峰值数据如表4 所示。从图表中可以明显的看出，随着喷吹距离的增加，滤筒侧壁压力峰值的变化起伏越来越平稳，滤筒侧壁压力峰值的数值也明显降低，表明喷吹距离越大，对脉冲袋式除尘器清灰效果影响越小，这是因为喷吹距离越大，喷吹气流在到达滤筒的过程中损失也越大，对滤筒侧壁压力峰值的影响越小。

表4 不同喷吹距离时滤筒侧壁压力峰值

3 结论

随着国家对环保问题和安全问题的重视，粉尘污染问题越来越得到重视，各种除尘设备也越来越优化。脉冲袋式除尘器凭借性价比高、除尘效果好越来越受到企业的青睐。脉冲袋式除尘器最关键的技术便是清灰，提高脉冲袋式除尘器清灰技术成为研究发展的重点。本文通过实验研究分析了散射器、喷吹压力与喷吹距离对脉冲袋式除尘器清灰的影响，仅希望此研究内容可以为以后的脉冲袋式除尘器的发展优化提供一定的理论基础。