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袋式除尘器清灰气源设计与脉冲阀性能探讨 瞿晓燕 沈恒根 东华大学环境科学与工程学院, 上海 201620 摘要 清灰气源是袋式除尘器脉冲清灰系统的首要环节, 脉冲阀性能的优劣直接影响到脉冲清灰效果。 从设计角度 探讨了气源气包容积的确定, 气源配件的配置, 对脉冲阀性能进行了比较性分析, 并从实际应用角度介绍选用脉冲阀 的方法和依据。 关键词 袋式除尘器 脉冲阀 清灰气源 0 引言 在工业除尘领域中, 袋式除尘器是目前国际上应 用最为广泛的一种除尘器 。其结构简单 ,可灵活设计 滤袋和脉冲阀, 可根据现场工艺实际情况 ,灵活设计 在线或离线, 高压或低压的高效率均匀脉冲清灰系 统。系统主要组成部分包括 见图 1 。 图 1 脉冲清灰系统示意图 脉冲控制仪控制电磁脉冲阀机械启闭,压力气源 在瞬间通过脉冲阀, 在喷口处诱导大量空气进入滤 袋,滤袋由于膨胀振动和冲击气流作用 , 迅速清除掉 表面积灰。一个高效脉冲清灰系统就是图 1 所示各 组成部分的合理设计与配置。本文将针对袋式除尘 器脉冲清灰系统中的压力气源和脉冲阀部分进行设 计和选用探讨。 1 气源气包设计探讨 气源气包对袋式除尘器脉冲清灰系统而言,起定 压作用。原则上讲, 如果气包本体就是压缩气稳压气 罐,其容积越大越好 。对于脉冲喷吹清灰系统而言, 所提供的气源气压越稳定 ,清灰效果越好。然而, 从 工程实际角度出发, 气源气包容积的大小往往受场 地、 资金等因素限制。因此 ,设计一个合理的气源气 包成为脉冲清灰系统设计的一个重要环节。 1. 1 确定气源气包容积 建议在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存 压力的 30。即根据所选型号脉冲阀一次喷吹最大 耗气量来确定气源气包容积。 针对某型号脉冲阀分别配置容积大小不等的两 个气源气包 ,在相同脉冲信号 80 ms 、 相同气源压力 0. 2 MPa 下进行喷吹实验 ,参数见表1 。 表 1 不同容积气包下脉冲喷吹参数对比 气源气 包 L 喷吹压力 峰值 kPa 耗气 量 L 气源气包 压降 气脉冲 时间 ms 236 大407818106 117 小187434114 由表 1 脉冲喷吹参数对比可知 1 该脉冲阀在大气包上一次喷吹压降仅为原压 力的 18 30 ,其喷吹压力峰值远大于在小气 包上的喷吹压力峰值 。 2 该脉冲阀在大气包上喷吹气量 耗气量 较大。 可见, 脉冲阀配置大气包时, 脉冲喷吹效果明显 好于小气包 。因此, 根据脉冲阀最大喷吹耗气量来确 定气源气包容积是合理可行的 。 1. 2 计算举例 某3″ 脉冲阀在电信号 80 ms, 气源压力 0. 6 MPa, 一次喷吹最大耗气量为 428 L, 按上述建议脉冲喷吹 后气包内压降不超过原来储存压力的 30确定所需 气包最小容积。 根据气体状态方程式 PV nRT 式中 P 气体压力 ,Pa ; V 气体体积 ,m 3 ; n 摩尔数,mol ; R 气体常数 , R 8. 314 5J mol K ; T 气体温度 ,K。 本例中 脉冲阀喷吹耗气量摩尔数 Δ n 为 19 . 1mol 应配置气源气包最小容积 VminΔn R T ΔPmax 23 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 19. 18. 314 5293 6 10 5 30 0. 259 m 3 计算结果表明 ,该脉冲阀在上述喷吹条件下, 需 配置有效容积至少 259 L 的气源气包 ,才能实现高效 清灰的目的。 2 合理配置气源配件 2. 1 稳压罐 气包前带有稳压罐时 ,气包容积无需满足喷吹气 量要求,实际工程中只需满足脉冲阀体安装尺寸要求 即可 。而稳压罐容积则应在满足脉冲阀喷吹气量要 求的基础上,起到恒定稳压的作用 。即在场地 、 资金 允许条件下,储气罐容积应尽量选大。 稳压罐应靠近气包安装, 防止压缩气输送过程中 经过细长管道而损耗压力 。 2. 2 连接管 袋式除尘器脉冲清灰系统的气源部分,根据实际 工程场地情况, 将用到部分连接管 ,建议如下 1 气包 或稳压罐 进气管口径应尽量选大, 满 足补气速度。大容积气包 或储气罐 可设计多个进 气输入管路。 2 多个气包连接成的贮气回路中, 可用 3″ 管 连接 。 3稳压罐与气包配用时, 两者间连接可用 3″ 管,且管路越短越好 , 弯头越少越好, 减小管路压力 损耗 。 2. 3 气源气压值的设定 脉冲喷吹除尘器主要是以压缩气作为清灰能源, 通过脉冲阀形成一股有压高速脉冲气流 ,并诱导数倍 的洁净空气逆向吹至滤袋内, 进行脉冲抖动 ,从而将 滤袋外侧表面的尘饼破坏并清除。如果气源气压值 过低, 这股脉冲清灰气流压力或流量不足 ,则清灰强 度不够 ,易形成滤袋表面局部积灰, 导致设备阻力增 高,滤袋负荷不均等现象 ,缩短滤袋寿命 。反之,若气 源气压值过高, 这股脉冲清灰气流力度过大 ,将渗进 滤料表层的微细颗粒打出表面 , 形成“二次扬尘”现 象。同时 ,滤袋也可能因震荡力度过大而导致裂袋。 例如对于玻纤滤料的清灰 ,必须选用力度较温和的清 灰方法和气源压力值 。因此, 袋式除尘器脉冲清灰气 源气压值必须根据工艺、粉尘和滤料性质等工程实际 情况而合理设定 。 3 脉冲阀性能分析 电磁脉冲阀是袋式除尘器清灰装置的核心部件, 其质量的好坏、性能的优劣 ,直接关系到除尘清灰系 统的性能优劣, 以及整个除尘设备的可靠运行 。长期 以来 ,对脉冲阀性能的分析研究始终没有形成统一的 评价和鉴定标准 。 3. 1 脉冲阀性能评价指标 高品质的电磁脉冲阀不仅要有持久的寿命,更要 有良好的喷吹性能, 本文主要针对其喷吹性能进行比 较性评价。笔者认为脉冲阀的喷吹性能评价指标主 要有以下几项 1 开关灵敏度 指脉冲阀响应电信号的机械动 作协调性, 具体衡量参数为脉冲阀启闭滞后电信号的 时间 ; 2 喷吹压力峰值 [ 1] 指脉冲阀出口在喷吹过程 中达到的压力最大值 ; 3 脉冲阀阻力 指喷吹气流通过脉冲阀体产生 的阻力损失 ; 4 喷吹气量 指脉冲阀一次喷吹的气量; 5 流通系数 Kv、Cv 指在规定条件下 , 流经脉 冲阀的流体流量数。 3. 2 脉冲阀性能对比分析 通过对 3 个同类型脉冲阀 , 在相同电信号 80 ms 和相同气压源 600 kPa 下进行了喷吹试验 ,性能 参数见表 2。 表 2 脉冲阀性能参数对比 脉 冲 阀 开启滞后 时间 ms 关闭滞后 时间 ms 气脉冲 时间 ms 喷吹压力 峰值 kPa 脉冲阀 阻力 k Pa 每阀每次 喷吹气量 L KvCv A30489850694428227 265 B30182232475125823165 193 C40220260484116921171 199 对表 2 数据分析如下 1 A 阀启闭滞后电信号时间最短, 气脉冲时间 仅为 B、 C 阀的一半。可见该阀响应电信号的机械协 调性最高。 2 A 阀喷吹压力峰值最高, 阻力损失也最小。 3 C 阀喷吹气量最大 ,是由于在同等喷吹条件 下,该阀在电信号消失后没有及时关闭导致气脉冲时 间最长。相比较而言 ,A 阀更体现了瞬间脉冲清灰的 意义。既达到了高效清灰的目的, 又节省了气源的 消耗 。 4 A 阀流通系数 Kv、Cv值最高, 说明在同等喷 吹条件下该阀流通能力最强。 24 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 4 脉冲阀性能差异分析 影响脉冲阀性能差异的因素很多, 包括阀体本身 结构及脉冲喷吹参数的设置等 ,且诸多因素之间还存 在交互影响 [ 2] 。这些因素的交互作用导致脉冲阀性 能参数存在很大差异 。因此, 综合考察一个脉冲阀性 能的优劣要从多方面分析和比较。这样也就给目前 市场上脉冲阀的选用提高了难度。 4. 1 开关灵敏度差异 影响电磁脉冲阀开关灵敏度的因素包括电磁线 圈功率、 膜片质量、 弹簧弹性、阻尼孔大小以及阀腔容 积等 。 由表 2 可知 ,A 阀响应电信号的开关灵敏度最 高,说明该阀在响应电信号的过程中机械动作协调性 最高, 其阀体部件质量相对较好, 腔体构造也相对较 合理 。 4. 2 喷吹压力差异 脉冲阀喷吹压力实际取决于阀体本身阻力和气 源压力,而阀体阻力则取决于脉冲阀本身的构造。由 表2 可见 A 阀 Kv、Cv值最高 ,说明该阀的阀体结构 最合理,气流通畅性最好 ,阀体阻力最小 ,在同等喷吹 条件下的喷吹压力也最高 。 从能量角度出发, 气源压力越高 , 送出去的能量 大,喷吹压力峰值就高 ; 气源压力小, 送出去的能量 少,喷吹压力峰值相对也就越小 [ 3] 。本文针对同一个 脉冲阀在气源压力分别为 600 kPa 和 400 kPa 下进行 对比试验 ,所得喷吹参数见表 3。 表 3 脉冲阀在不同气压源下喷吹参数对比 气源气 压 kPa 喷吹压力 峰值 kPa 脉冲阀 阻力 kPa 喷吹 气量 L 气脉冲 时间 ms 6005069442898 40033466320100 由表 3 可知 ,脉冲阀喷吹压力峰值主要由气源压 力值决定 ,甚至脉冲阀体本身阻力也因气源气压值的 不同而有所改变 。 4. 3 喷吹气量 脉冲阀喷吹气量越大 ,至滤袋内用于清灰的气量 就越大,清灰效果就越好 。然而,在电信号、 气压源一 定的情况下,脉冲阀喷吹气量大并不能说明该阀的喷 吹性能好 。如表 2 中 ,A 阀喷吹气量仅为 B、 C 阀的一 半,是由于其响应电信号时间短, 导致整个气脉冲时 间短的缘故 。B、C 阀喷吹气量大是由于其在电信号 结束后未能及时响应关闭造成的。 实际上 , 在整个喷吹过程中, A 阀的气流量为 4. 37 L ms, B 阀的气流量为 3. 55 L ms,C 阀的气流量 为 3. 54 L ms。可见 ,A 阀在单位时间内流通的气量 还是高于 B、 C 阀 。 脉冲阀喷吹量大小还与气源气压有关,由表 3 可 知,同一脉冲阀在高气源气压下,气脉冲时间更短 ,喷 吹气量却更大。 5 脉冲阀的选用 目前市场上 , 各厂家各类型脉冲阀质量良莠不 齐,性能差距较大 。从工程实际需要角度出发, 并参 考中华人民共和国机械行业标准关于袋式除尘器用 电磁脉冲阀的有关规定, 使用者可以通过查询脉冲阀 生产厂家的产品说明书或通过测试比较来谨慎选用。 选用依据主要有 1 外观 要求表面经过防腐处理, 无涂层脱落、 毛刺 、 裂纹 。标牌上文字清晰 。按照工程实际应用环 境选择脉冲阀表面渡层质量要求。 2 防护等级 根据工程实际 ,脉冲阀安装环境是 露天还是室内来决定所选脉冲阀的防护等级。一般 符合 IP64即可满足防护要求。 3 膜片使用寿命 要求在规定条件下累计喷 吹≥ 100万次,即一般要求使用 3 年。 4 流通系数 一般产品说明书都列出脉冲阀的 流通系数 Kv、Cv值, 该值越高, 说明其流通能力越 好,在同等喷吹条件下,清灰效果就越好 。 5 喷吹量 喷吹量越大 ,至滤袋内清灰的气量越 足,清灰效果越好 。因此 ,在气源能满足要求的情况 下,脉冲阀的喷吹量越大 ,清灰效果越好 。 6 开关灵敏度 如试验条件允许 ,可直接测试脉 冲阀喷吹性能参数 。根据实测开关滞后电信号时间 对比来选用开关协调性好的脉冲阀 。 7 喷吹压力峰值 此参数也需试验测试取得 ,因 其不仅受阀体本身结构影响, 还取决于实际应用中的 气源气压大小和供气形式 。 对于同类型脉冲阀如何选用问题,还需要看生产 厂家信誉等情况 ,并根据工程实际需要选择性价比高 的脉冲阀。 6 结语 袋式除尘器的关键在于脉冲清灰,清灰效果决定 袋式除尘器的性能 。压力气源是清灰系统的首要环 节。气源气包、储气罐容积的确定, 气源气压值的设 25 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 定,以及各部分的连接安装 ,都需要设计者严格考察 工程现场情况, 因地制宜 ,合理配置 。 试验参数表明, 袋式除尘器用电磁脉冲阀性能存 在较大差异,产生这些差异的原因主要在于阀体本身 各部件的构造和材质 。因此, 采取技术方法和技术指 标来衡量和评价脉冲阀的性能是十分必要的 。同时, 使用者也需通过问询或实样查看等方法 ,根据实际项 目需要选用合适的脉冲阀产品 。 参考文献 [ 1] 陈志炜, 王泽生, 姚群, 等. 袋式除尘器脉冲阀性能评价方法及 选型计算.环境工程, 2005,23 6 76 -78 [ 2] 陈志炜, 王泽生. 一种大型低压脉冲阀的研究. 工业安全与环 保, 2004,30 11 12 -15 [ 3] 白震, 张殿印. 脉冲除尘器的清灰压力特性及选择研究. 冶金环 境保护, 2002 6 65-69 作者通信处 瞿晓燕 201620 上海市松江区人民北路 2999 号 东 华大学环境学院楼 3145室 电话 021 67792513 E -mail qxy2015163. com 2007- 11-05 收稿 长大隧道竖井污染物排放的影响因素分析 ＊ 张荣鹏 张 旭 王 军 徐 旭 同济大学暖通空调及燃气研究所, 上海 201804 摘要 以某长大隧道为工程背景, 利用 Mobile 模型和 Gauss模型对隧道竖井污染物的排放进行计算, 得到了主要污染 物在近地二维平面上的一次扩散浓度。 引入稀释空气因子的概念综合评价了污染物的环境影响。 通过正交试验设计 和显著性分析的方法确定了几个主要影响因素的显著性水平, 指出从源头上降低污染物的排放是在治理过程中应着 重加强的环节。 关键词 隧道竖井 污染物排放 Mobile 模型 Gauss 模型 正交试验 显著性分析 ＊上海市科技攻关重大专项 04dz12020 。 0 引言 随着我国经济的不断发展和交通量的不断增长, 交通问题愈加突出。因此 ,许多城市都把建设地下隧 道作为缓解这一矛盾的重要手段。仅以上海地区为 例,除了投入使用的 6 条和在建的 2 条越江隧道外, 十一五期间还将有多条隧道工程投建 。根据上海市 的中远期规划, 到 2010 年, 轨道交通将增加到 15 条, 越江通道将增加到 16 处, 极大改善黄浦江两岸的投 资环境,带动周边城市群的高速发展 [ 1] 。 但是, 地下隧道在提供交通便利 , 带来经济效益 和社会效益的同时, 也带来了相应的环境问题 。汽车 尾气作为主要的大气污染源之一,主要由 CO 、 NO2以 及碳氢化合物组成, 隧道内汽车所排放的尾气会对周 边环境的空气质量产生显著的影响 。因此,隧道的污 染气体排放就成为必须加以考虑的问题 。 在该类隧道中 ,许多都设置了隧道竖井 ,通过集 中高空排放的方式来对污染气体进行处理,如图 1 所 示。隧道竖井的污染物排放会受到多种因素的影响, 有必要对其进行分析和研究。以某长大隧道为工程 背景, 对其竖井的污染物排放情况进行计算 ,并对影 响该过程的几个主要因素进行分析 ,以便为进一步的 研究和相关的工程设计提供参考依据。 图 1 某隧道竖井结构示意及外观 1 工程概况 该隧道工程长约 8. 1km, 位于欧亚大陆东岸的中 纬度地区, 属亚热带季风气候, 受海洋和冬夏季风影 响显著 ; 年 平均 气 温 为 15. 5 ℃, 极 端 最 高温 度 26 环 境 工 程 2008年 4 月第26 卷第2 期 NEW TECHNIQUE OF DESULPHURATION OF SINTERING FLUE GAS BASED ON SEMI-DRY PROCESSLi Qiyong7 Abstract The amount of SO2from sintering process is over 60 of iron and steel production. The traditional control s are not suitable for the new situation of desulphuration and reduction of pollution. A new technique of desulphuration of flue gas, where double -flue and twin suction fan are used, is developed by Fujian Sanming Steel Group, based on CFB-FGD semi-dry process, which provides a new example for solving the difficult problem of sintering desulfuration in iron and steel industry. Keywords sinter, desulfuration by semi -dry process and reduction of pollution JET BUBBLING TOWER WITH PNEUMATIC AGITATION FOR DESULFURIZATION AND DUST REMOVALWu Ting Yang Chunping Gan Haiming et al 10 Abstract A jet bubbling tower was improved with pneumatic agitation for desulfurization and dust removal on the basis of the patented device of pierced cylindrical gas distribution systems.There were two gas distribution systems in the desulphurization tower, which avoid the disadvantage of uneven distribution of gas streams in the center of a tower with a large diameter of about 4 meters.The upper portion of a pneumatic agitating device was installed in the circular channel of the tower and was driven by the air stream passing through the channel.The running results showed that the absorption tower distributed gas streams far more even and that the gas, liquid and solid phases in the tower were agitated and contacted more intensively. The efficiency of dust removal achieved 95. The desulfurization efficiency was stably higher than 97 when the pH of the absorption solution for desulfurization slurry was larger than 5. Keywords absorption tower, flue gas desulfurization, gas distribution system, ring bar and pneumatic agitation device DISCUSSION ON DUST REMOVAL BY FRAME VENTILATION AND DEDUSTING EQUIPMENTChai Yusheng Zhang Qi Zhao Jiage 13 Abstract There isoften dust pollutionin environmentsof coal mining , cement production, flour processing and pharmaceuticalfactory etc. In order to improve dust control, a patented frame ventilation and dedusting equipment is used. Through determining the concentration of indoor inhalable particulates, it is shown that the equipment is effective in dust removal. Keywords dust pollution, frame ventilation dedusting equipment, concentration of inhalable particulates and deposition rate SYNTHESIS OF AN AMIDOCYANOGEN COTTON FIBER FOR FGD Feng Jian Zhu Xiaofan Hou Xiandeng et al 16 Abstract A synthetic of cottonfibers containing amine functionalgroupwas studied. And various effects on the preparation process such as reagent concentration, reaction time and temperature were investigated. The ethylenediamine as an better amine reagent was chosen. And the adsorption of SO2by several amine -functional cotton fibers was also studied, showing the ethylenediamine -functional cotton fiber had the best adsorption perance with the maximum saturated capacity of SO2amounting up to 4. 29 mg g dry fiber with the average N -content of 0. 43. Keywords cotton fiber, amine reagent, ethylenediamine, adsorption and SO2 PURIFICATION OF WASTER GAS CONTAINING TOLUENE WITH WASTE ENGINE OIL ABSORBENTChen Dingsheng Cen Chaoping Fang Ping et al 20 Abstract The purification of organic waste gas containing toluene withwaste engine oil absorbent hasbeen carried out in structured packing columns. The effects of height of structured packing, inlet concentration, the gas flow velocity, and ratio of volume of liquid to gas on absorption efficiency were systematically investigated, and the optional operation condition was established.The test results show that under the optimal condition, the removal rate of toluene in the exhaust gas can be up to 95～ 98. Keywords waste engine oil, absorption, toluene and waste gas DESIGN OF DEASHING AIR SOURCE AND RESEARCH ON DIAPHRAGM VALVE OF BAGHOUSE FILTERQu Xiaoyan Shen Henggen 23 Abstract Cleaning air source is the key link of pulse deashing system of baghouse filter, the capability of diaphragm valve effects the result of pulse deashing directly . This article researches the volume of header tank and the installation of fittings of air source from the design, compares the perance of diaphragm valves, introduces the means and gists of how to select diaphragm valve from the actual use. Keywords baghouse filter, diaphragm valve and deashing ANALYSIS OF THE AFFECTING FACTORS OF WASTE GAS DISCHARGE FROM A LONG TUNNEL SHAFTZhang Rongpeng Zhang Xu Wang Jun et al 26 Abstract It is calculated the waste gas discharge from a long tunnel shaft with the Mobile model and Gauss model theory, the primary diffusion concentration on the plane near the floor is got.A dilute -air factor is defined to uate the environmental effect, and then the notabilities of four main affecting factors are analyzedwith the orthogonal test and notability analysis, showing that a great emphasis should be laid on the control of the waste gas source to abate the environmental effect by the tunnel shaft. Keywords tunnel shaft, waste gas discharge, Mobile model, Gauss model, orthogonal test and notability analysis 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 2,Apr. ,2008