袋式除尘器卸料方式的改进与应用

崔文广，陈峰(兰州石化公司催化剂事业部，甘肃 兰州 730060)

0 引言

布袋除尘器是分子筛生产过程中的关键设备，也是产品收率控制性设备和环保重点关注设备。通过布袋除尘器对产品颗粒状物料进行分离、扑集，达到预想的产品收率和环保要求，一旦分离出的产品不能及时送出，就会造成物料跑损和收率下降，也极易造成环保事故。布袋除尘器主要依靠两方面来实现除尘、扑集卸料，一方面是依据布袋的差压来设定相应的可调工作频率，通过脉冲反吹风反向逐排周期性反吹抖动布袋，实现清灰、扑集卸料目的；另一方面因物料流动性差的特性，物料会在箱体底部堆积悬空，存在“搭桥”想象，造成物料跑损。在布袋箱体底部外安装气动振打器来清除箱体底部的堆积物料，从而实现物料连续输送的目的。布袋除尘器正常运行在-95 mmH2O负压状态，若运行正常时箱体底部几乎为空置状态。

1 工艺流程

布袋除尘器是分子筛生产过程中的关键设备，也是产品收率控制性设备和环保重点关注设备。在干燥工艺中，交换好的浆液通过高压泵输送至喷雾干燥塔，在干燥塔中分子筛浆液自塔顶喷下，与热空气并流接触干燥。干燥后的分子筛粉料，一部分经过干燥塔底部的旋转隔气阀，进入一焙进料螺旋输送机；另一部分随干燥塔尾气进入袋式除尘器，进入袋式除尘器后，经过脉冲反吹风振荡后卸入布袋除尘器底部，再通过旋转隔气阀卸入一焙进料螺旋输送机，送入焙烧炉进行超稳化处理。尾气穿过布袋后经引风机进入尾气塔处理系统，尾气中的氨离子、粉尘被吸收后排入大气。

2 存在问题以及改进措施

2.1 使用过程中出现下料不畅

由于物料的堆积度60°，物料流动性较差，物料易堆积在箱体底部，导致分离出来的物料不能及时输送或不均匀输送，异常处理时物料会从下工序跑损、冒粉尘引发环保事故。由于振打器长期敲击作用，箱体经常出现破损、开裂情况，一旦物料从开裂处泄漏，处理不当，物料会从裂缝处逸散出，同时系统正常运行时为负压状态，若布袋下料不畅会使下一个工序两台焙烧炉进料不均匀，造成下游负压系统成正压系统，另一台焙烧炉出现冒粉尘的现象，造成环保事件。

2.2 设备损坏检维修成本高

为使箱体底部的物料振动发生位移流动，解决下料不畅的问题，技术人员增加了气动振打器，以实现物料获得移动的能量。但振打器与箱体连接为整体结构，在振打器长期敲击作用下，布袋箱体的板材会出现疲劳撕裂情况，如图1 所示。如果一旦出现箱体开裂，振动过程中低温空气进入箱体内部，会加剧降低物料流速直至停止，物料堆积。且每次修补箱体时，都要对损坏部位的保温进行拆除，箱体修补完成后再进行保温恢复，设备的维修频次增加，相应的维护费用也随之增加。同时维修作业过程中涉及到高空、动火等特殊作业，存在人员坠落、物体着火风险，作业过程安全风险随之增加。布袋除尘器原有的振打器采用的型号为VR100，每台备件采购费用约2 300 元，平均每年更换8～12 台次，备件维修费用消耗大，同时布袋每年补焊2～3 次，严重影响生产正常运行。

图1 布袋箱体的板材疲劳撕裂情况

2.3 增加岗位人员工作强度

由于生产过程中物料流动性差，物料不能被及时输送，当箱体底部物料堆积过多时，振打器无法及时清除箱体底部物料，这时需要岗位人员敲击或疏通来卸料，物料滞留时间越长，物料热量自然损耗越大，物料越不易流动，增加了岗位操作人员的工作量和和工作强度。此外，振打过程中的噪音比较大，操作人员长期在噪音环境中工作，噪音对身体健康影响较大。

3 改进措施

根据布袋现场损坏情况以及操作人员日常处理方式，通过分析认为，原有的振打器在工作时，作用在箱体底部，箱体为整体结构，刚性箱体无法自由摆动，当振打器作用到箱体，作用力被箱体和物料同时吸收。为了确保物料流动通畅，需要比较大的动能，岗位人员不断提高气动的风量，确保足够大的动能作用到物料上，同时在气动振打器长期作用下，且作用在箱体同一个位置，导致箱体局部的材料疲劳破裂。从历次的破裂检修现场的情况看，也印证了气动振打器方式的使用效果不理想，也是造成箱体破损的主要原因。同时岗位人员为了避免发生物料“搭桥”现象，确保物料通畅，使用外力进行敲击，加剧箱体的局部破裂。由于振打器方式存在以上弊端或效果不明显，需要对振打器直接敲击的振动物料方式进行改进。主要实现以下两点[1]：

一是确保物料易堆积部位的箱体能够尽最大可能的自由活动，避免刚性连接；二是振动源作用到物料的作用力效率要更高，减少振动传递物体对振源能量的消耗，从而实现物料的最大限度的动能，保证布袋长周期运行和下料的通畅。

经过初步讨论分析后，技术人员借鉴本装置内液体放料采用振荡筛的方式，以及传统豆腐制作过程的摇摆原理，结合粉料溢出的问题。设计加工了的一台原理相近但结构完全不一样的“振荡筛”，考虑到物料堆积角60°的要求，将布袋箱体下部的锥体部分高度约1.2 m 箱体拆除，安装天方地圆过渡件，下部设计圆锥体结构，圆锥体与天方地圆通过软连接方式进行连接，锥体下部也用软连接与工艺管线进行连接，实现了局部自由活动，减少刚性连接[2]。

因为系统正常运行时为负压状态，软连接拟采用增强型蒙皮材料，降低连接对动能的吸收。在圆锥体的侧面安装震荡电机，锥体由四根带橡胶垫的连杆相连，如图2 所示，与上部天方地圆箱体连接。选用闲置振荡电机额定电压：380 V，最大激振力：8 kN，额定功率：0.75 kW，实现了局部“摇摆”的设想。

图2 圆锥体的侧面安装震荡电机

安装的震荡电机工作时，带动圆锥体振动，从而实现底部物料振动，由于锥体上下通过软连接方式进行连接，同时由带橡胶垫的四根连杆固定，当电机振动时，锥体可以自由小幅振动，从而减少了箱体吸收震荡电机的振源能量，降低振动过程中对箱体的应力作用，增加振动动能的传递效率，避免了箱体破裂，从而实现物料振动下料，整个结构如同在箱体底部安装的一个“振荡筛”。圆锥体的侧面安装震荡电机如图2所示。

安装振荡筛实现振动下料还不能彻底解决问题，因物料的堆积度为60°这一特性，说明物料流动性较差，生产异常时物料会出现堆积底部“搭桥”现象。为解决这一问题，在布袋振动锥体内设计安装了一个倒锥体，同时也考虑锥体底面积和倒锥体之间物料的流通需要的最小面积。因布袋出口管线的截面积为0.05 m2，这就要求两锥体底面积差必须大于0.05 m2，才能确保物料及时输送[3]。以上条件和措施完成后，当出现堆积物料时，物料就会接触这个倒锥体，倒锥体在震荡电机的作用下破坏了堆积物料的静平衡，吸收到振动的物料会始终缓慢均匀地从振荡器四周送出，从而解决物料堆积“搭桥”的现象，实现正常均匀卸料的目的。

在设备安装投用后，现场环境和下料情况得到很大改善，噪音降低、下料通畅比较完美的解决下料不畅问题。但在设备运行约两个月后，岗位人员巡检发现安装锥体底部处出现裂纹，箱体内也有异响。打开箱体内部检查发现，在倒锥体与锥体三根连接件中两根出现开裂，且断口整齐，初步判断作用力过大，发生应力断裂可能，同时检查也发现震荡电机偏心块角度在最小位置，说明激振力也是额定最大状态。

经过对箱体开裂损坏情况和位置进行分析，认为可能存在倒锥体的角度过小，锥高过高，在振荡电机最大激振力的作用下，连接件在切应力作用下发生了剪切断裂，导致出现断裂现象。要解决这一问题，通过两种方式来实现：一是降低锥高，减小倒锥体的重量，从而降低倒锥体振动对锥体连接件的作用力。但实施时需要装置停工时长增加，同时锥高降低会导致锥体结构对“搭桥”物料的平衡破坏力减弱，不利于物料的卸出。二是保持锥高不变，调整振动电机偏心块的角度，减低震荡电机的激振力，从而实现锥体的振动时，连接件所受的反作用力也会降低，进行修复即可，实施时快捷，影响停工时间短，通过调节偏心块的夹角来调整激振力也方便。经过现场比对和摸索，因偏心块的夹角处于0°时，锥体的振动最大，作用力也最大，通过不断调整其夹角角度，同时关注物料的下料情况，最终将角度确定在30°，最终完成后效果图如图3 所示。

图3 效果图

4 结语

改进后物料下料不畅的情况得到了显著改善，布袋平稳运行6 个多月，未发现物料堵塞和班组人员敲击处理现象，有效减轻了岗位人员的工作量。同时新型振荡器结构在运行过程中噪音小，布袋除尘器箱体破损的情况得到根本性改善。系统运行平稳，也极大改善了焙烧炉系统负压状态，减少了系统粉尘溢出的现象，预防且解决了安全环保事故的发生，实现了企业清洁化生产，环保作用明显。