活塞式脉冲阀在布袋除尘器喷吹系统中的应用.pdf

使用与维护 第 2 8 卷 2 0 1 0 年第 6 期 总第 1 5 0 期 活塞式脉冲阀在布袋除尘器喷吹系统中的应用 ．沈建斌李明兰俊 江阴兴澄特种钢铁有限公司 江阴 2 1 4 4 2 9 摘要结合 项 目实践 ， 介 绍 了活 塞 式脉 冲 阀 的 结构 特 点 、 安 装 、 使 用维 护要 点 及 其 和普 通 阀 比较 的 优 势 。 关键词布 袋除尘器活塞式脉 冲阀使 用与维护 1 新上环保装置简介 由于钢铁企业生产过程中的污染物排放量较 大 ， 国家对钢铁行业 的污染物排放量 的检查 、 监督 和考核力度愈来愈大 ， 因此各个钢铁企业都加大 了对环保设备资金投入的力度 。兴澄公 司在 大烧 结新上 了一套环保脱硫装置 ， 该装置后置布袋除 尘器的喷吹系统采用 了活塞式脉冲阀。在布袋除 尘器 的安装和运行过程中 ， 对该 阀的结构特点 、 安 装 、 使用和维护作者有了一定的认识和 了解 。 在 目前的布袋除尘器清灰系统 中无论是直角 阀 、 淹没阀和直通阀大部分都属于膜片 阀， 活塞式 脉冲阀使用的很少 ， 而法 国A L S T O M公 司的活塞 式脉 冲阀也仅在特定的项 目中使用 ， 所 以有必要 对该 阀的原理 、 结构特点 、 安装 、 使用 和维 护等相 关方面进行简单的介绍。 2 脉冲阀在布袋除尘器 中的应用 布袋除尘器 b r i c fi l t e r 是依靠过滤材料的筛 分 、 惯性 、 扩散 、 黏附和静 电等作用实现对烟气 的 净化功能。在净化 的过程中过滤材料 的表面会附 着一定厚度 的粉尘层 ， 使得系统 阻力升高 ， 影响过 滤效果 ， 这时候就需要有一套高效的清灰系统来 解决过滤材料表面的清灰 问题。早期的布袋除尘 器依靠机械抖动方式进行清灰 ， 但是 ， 机械抖动方 式 存在 着清 灰效 率低 、 对 过 滤材 料有 损伤 等 缺 点 。后来 出现了依靠风机反吹风来实现清灰的系 统 ， 但是因为其清灰动力小 、 需要离线操作 ， 其清 灰效果仍不理想。直到脉冲阀的出现才真正解决 了在布袋除尘器清灰方面的问题 ， 国内外不断设 计 出高效的清灰系统。高效的清灰系统减少 了清 灰次数 ， 延长了清灰周期 ， 同时也延长了过滤材料 的使用寿命 。高效 的清灰系统促进了布袋除尘器 的过滤部件滤袋 的跨越发展 ， 滤袋 的长度不 断增加 ， 最长已达 1 0 m。 脉冲 阀是布袋除尘器的关键部件 ， 脉 冲阀性 能的好坏对除尘器运行有直接 的影响。普通脉冲 阀是采用气压平衡原理工作 的阀门。阀内部依靠 膜片分隔为两个或三个腔室。通过改变一个小腔 室的气压来破坏阀内膜片两边原本 的气压平衡使 储气装 置内的压缩空气瞬间释放 ， 产生的强大的 动能对布袋除尘器的滤袋进行清灰 。 2 ． 1 脉 冲 阀性 能的重要 性 普通 脉 冲阀性能不 良经常使 除尘器 整体失 效 ， 因为一个阀的损坏 ， 会导致整个气包压力大幅 降低并且气量不足 ， 使气包 上的其他 阀门不能正 常喷吹 。除尘器 的清灰不 良， 会产生局部糊袋现 象 ， 除尘器过滤风速 提高 ， 运行阻力增加 ， 加速 了 滤料工作寿命 的缩短 ， 脉 冲阀性能不 良增加 了设 备检修和维护难度 ， 当小部分阀损坏时 ， 现场工作 人员难 以判断故障原因 ， 在上百个 阀中找 出发生 故障的阀门 ， 需要花 费大量时 间对 阀门逐个进行 检查。 由于清灰效果差 ， 除尘系统的压差阻力过 大 ， 风机运行超负荷 ， 能源损耗增大 ； 由于需要经 常更换 脉冲阀 ， 工厂必须把脉 冲阀当成易耗品大 量 库存备件 ， 并且经常性地花费大量的人力物力 更换 ， 不 利于企 业 控制 生产 成本 和提 高生 产效 益 。脉 冲阀性能不 良还会严重影响生产运行 ， 当 阀门发生故 障时 ， 经常需要停止整个过滤箱体或 者依靠旁通排气方法才能进行检修工作 ， 有时甚 至还要停止整个除尘系统 、 甚 至整条生产线进行 事故检修 ， 严重影响企业的正常生产 ， 污染现场环 境。如果烟气中含有易燃易爆气体 ， 再加上滤料 的阻力增大 ， 可能会导致重大危险事故的发生 ， 除 尘系统的经常性失效 ， 也 可能会导致企业受到当 地环保执法部 门的处分 、 罚款直至停产整顿 、 甚至 关闭。 2 ． 2 活塞 式脉 冲 阀的结构 和优 点 正 因为脉 冲阀在除尘器 中的重要作用 ， 所 以 脉冲阀的稳定性显得尤为重要 ， A L S T O M公司总结 以往脉冲阀故障的原因 ， 有针对性的进行研究 ， 开 一 l 7一 第2 8 卷2 0 1 0 年第 6 期 总第 1 5 0 期 使用与维护 发 出了活塞式脉 冲阀。目的在于提高脉冲阀的可 靠性。其设计的活塞式脉冲阀结构 见图 1 ， 和普 通脉冲阀比较具有明显的优势。 f a关闭状态 b开启 状态 图 1 活塞式脉冲阀 f 1 消除易损部件 ， 使用寿命长。普通式脉 冲 阀的膜片作为运 动部件是脉 冲阀损 坏频率最高 的 ， 尽管材料不断的更新但是膜片动作频率高 、 动 作行程大 ， 使用寿命仍然有一定 的局限性 。所以 活塞式脉 冲阀的运动部件采用 了活塞来替代膜 片， 尽管活塞式脉 冲阀内部也存在膜片 ， 但是该膜 片不是主要的运动部件 ， 运动幅度较小 ， 而且为避 免小膜片 的损坏而导致脉 冲阀的整体失效 ， 在脉 冲阀的配套部件分气箱的进气总管上设置止 回阀， 防止脉 冲阀顶部小膜片在喷吹末期产生高 频振动 ， 有效地保护 了小膜片， 提高了整个阀的使 用寿命 。可 以说在采取了以上的结构和措施后活 塞式脉冲阀消除了易损件 ， 使用寿命远大于膜 片 式脉冲阀。 2 喷吹效率高， 降低设备成本。活塞式脉冲 阀的运动部件采用活塞代替 了普通式脉冲阀中的 膜片， 也就意味着运动部件的行程加大。喷吹过程 中释放气体的空间更大。也意味着喷吹气量和喷 吹效果的提高。国内对于 1 3 08 0 0 0 m m 的滤袋普 遍采 用 8 9 m m淹没式 膜 片 阀 ， 因 为在膜 片直 径一 定的情况下膜片的行程是一定的， 如果强行依靠增 大膜片的行程来增加气量那么膜片的寿命将不能 保证， 只有依靠增加膜片的直径来增加气量， 而膜 片直径的增加也就意味着脉冲阀体积的增加 ， 随之 而来的弊端就是设备本体单位面积所布置的过滤 面积的减少 ， 增加 了设备的成本。 3 特殊 的结 构导 致特 殊 的喷 吹压力 曲线 一 l 8一 见图2 ， 对滤袋有保护作用。 图2 活塞式脉冲阀喷吹压力曲线 图2中波浪线为喷吹时布袋内部压力 。平滑 向下线条为气包压力， 共在三个 0 ． 3 ， 0 ． 2 5 ， 0 ． 2 MP a 压 力状态下测试 。根据该 曲线可以看出该阀的瞬间 喷吹压力较高 ， 且压力衰减较慢 ， 使布袋复位产生 软着陆效应， 有助于延长布袋的使用寿命。 2 ． 3 活塞式脉冲阀的喷吹实验 1 实验装置 3 0 0 L 气包一个 ， 气包上安装脉 冲阀； 喷吹管一件 ； 滤袋一条 ； 压力传感器3 个 分 别布置在滤袋的上中下三个测点 。 2 实验 目的 对比活塞阀与膜片阀在喷吹初 始瞬间喷吹压力强弱 ， 以及活塞阀对滤袋实现软 着陆等功能。 图 3 中间一根曲线为脉冲阀的喷吹压力曲线 ， 该曲线体现 了脉 冲阀的喷吹性能， 其中 a 图的曲 线波峰较缓 ， 压力缓慢达到峰值后 瞬间下降 ； b 图的曲线波峰较 陡， 压力较快达到峰值后下降较 缓 ； c 图的曲线波峰较 陡， 且峰值 比前面两 曲线 高 ， 压力较快达到峰值后开始缓慢 的通过较长 的 过程下降。 ， r 、 r h 厂一 a膜 片阀 } J 膜 片阀 c活塞阀 图 3 活塞阀与膜 片阀喷吹压力对比 经过 曲线分析 ， 活塞阀可 以在阀门开启后瞬 间达到峰值 ， 起到良好的脉冲喷吹作用 ， 同时下降 过程 比较平稳 ， 实现 了滤袋喷吹过程 中的软着陆 目的， 保护了滤袋。 2 ． 4 脉 冲 阀的质 量关键 1 对于活塞式脉冲阀来说重要的是 阀体和 使用与维护 第 2 8 卷2 0 1 0 年第 6 期 总第 1 5 0 期 活塞的配合尺寸 ， 间隙过大会导致脉 冲阀活塞上 方压缩空气 流量过大 ， 导致脉冲阀即使在背气室 泄压的情况下仍然保持原来位置处于长闭状态 。 间隙太小导致脉 冲阀的补气速度缓 慢 ， 活塞始终 处于常开状态。 2 活塞顶部 的边缘设计部分工艺圆弧豁 口， 当分气箱 的气体排空后 为 了保 证阀能顺利 的复 位 ， 单纯依靠活塞 自身的重力是不够的 ， 同时也要 保证它不会被进入分气箱的压缩 空气顶在开位 ， 圆弧豁 口保证 了压缩空气可以进入 活塞上方 ， 平 衡 压缩空气 的压力 ， 使活塞 只承受 向下 的合力 。 大小等于重力。 总之 ， 间隙尺寸和 圆弧豁 口的尺寸是要经过 多次的实验总结 出来 的。是关系到脉 冲阀是否有 效的关键 。 3 运行 中的检修和维护注意事项 3 ． I 观察各单元压力表显示是否正常 在除尘器运行过程 中除了要注意观察各个单 元的压差变化之外 ， 应该定时到除尘器顶部巡视 脉 冲阀的状态， 观察是否存在个 别分气箱 的压力 表显示数值为 0 ， 或者分气箱压力与工作压力存在 较大 的差距 的现象， 当发现 以上情况时应采取如 下的措施 1 要排除压力表是否已经损坏 。 2 听分气箱内是否有压缩空气高速流动的声 音， 如果有证明分气箱存在泄漏 ， 压力表是完好的。 3 观察脉冲阀的放气孔是否存在漏气现象 ， 如果存在上述现象那么可能是 以下原 因引起 的 ①膜片损坏 ； ②背气室气路不畅通 ， 软管发生 了堵 塞和弯曲； 气压低单 向阀开启压力不够 ， 或单 向阀 选型有 问题 ； ③ 阀体 的电磁 阀部分与 阀体安装角 度错 位 1 8 0 。。 3 ． 2 观察脉冲阀活塞的运动和密空是否存在问题 如果观察脉 冲阀的放气孔不存在漏气 现象 ， 那么可 以判定是阀内部的活塞与分气箱的排气管 之间密封不严密。即使在运行条件下也可 以采用 关闭损坏 的单元所在 的管线 ， 即将 其离线 。然后 打开顶盖 ， 进入净气室 ， 观察各个喷吹管。是否有 排气现象 ， 存在排 气现象 的喷吹管对应 的脉 冲阀 就是需要检修 的故障阀。对故障阀应从 以下两个 方面分析 1 可能是分气箱在加工制造 出厂前没有进 行 内部的杂质的清扫 ， 安装过程 中也没有进行清 扫 ， 导致内部存在杂质 ， 影响了脉冲阀活塞的运动 和密封 ， 导致复位有偏移。这样 的情况下 只需要 拆开阀顶部 的膜 片室 ， 通过膜片室与下部空 间的 通孔用工具将活塞复位 ， 就可以恢复正常。 2 可能是阀的制造精度存在 问题 ， 当按照第 一 种步骤维修两次以上仍然存在故障的阀 ， 可以判 定其制造精度有问题 ， 应该考虑更换新 的脉冲阀。 3 ． 3 检查配套部件和介质的好坏 1 分气箱 与膜片式脉冲阀相 同 ， 活塞式脉 冲阀也是安装在分气箱上的阀座板上 对于淹没 式脉 冲阀 ， 阀座板 的平面度 、 与分气箱 内整排排 气管上平面的平行度 、 开孔 圆度 、 孔周 围的光洁度 都关系 到分气箱的密封性能 ， 也影 响着脉冲阀的 使用效果。 2 管接头 管接头要保证良好的密封性能， 便于拆卸 ， 不会 因压缩空气 的压力导致在使用 寿 命 内产生泄漏 。从现场的使用效 果来看 ， 建议 采 用锁母式接头。该接头采用锁母将气管与接头锁 紧， 密封性能好。 3 气管 气 管一般为 P U或 P V C管。应该 注 意气管弹性要合适 ， 过度的弹性 会导致气管使用 一 段时间后膨胀， 造成拆卸困难 。 4 储气罐 储气罐一般采用圆桶焊接结构， 有 立式和卧式两种， 一般 以立式居多， 立式储气罐 的 高度是其直径的2 ～ 3 倍， 同时应使进气管在下出气 管在上， 并尽可能加大两管之间 的距离， 以利于进 一 步分离空气中的油和水。 5 压缩空气 除杂质 、 滤油 、 滤水是对压缩空 气最基本的要求 ， 但是对于在寒冷地区如东北地区 或温差很大的场合应该提高对压缩空气滤水的要 求 ， 水含量大的压 缩空气冷却后水 以液态形式存 在 ， 进人到脉冲阀， 在低温情况下会使脉冲阀的电 磁阀内的金属阀芯与阀体冻结 ， 导致脉 冲阀失效。 4 结束语 经过上述 的分析 与阐述 ， 活塞式脉 冲阀存在 以下的优势 1 特殊 的结构使 活塞阀消除了常规脉 冲阀 的易损件 ， 故障率低 ， 维护工作量小 ， 利 于除尘器 的稳定_T作 。同时特殊的结构也决定了活塞式脉 冲阀体积小 ， 利于降低除尘器的占地面积。 2 喷吹脉 冲强度大 ， 利于布袋 除尘器 的清 灰 ， 且可 以实现滤袋喷吹的软着陆， 利于延长滤袋 的使用寿命 。因此 ， 活塞式脉 冲阀的应用将越来 越广泛。 2 0 1 0 - 0 1 - 0 7 收稿 一 1 9