防爆型LMC低壓長袋脈沖除塵器的設計與應用
引言
20世紀80年代末以來，存我國水泥、鋼鐵等行業(yè)煤粉制備系統(tǒng)中，大多采用球磨機+粗粉分離器+細粉分離器+袋除塵器或立磨+氣箱脈沖除塵器的系統(tǒng)模式。隨著近年來技改項目的增加，如何利用先進技術在不增加占地面積的前提下，對現(xiàn)有設備進行改進，提高袋除塵器的處理風量，是磨機提高產(chǎn)量、減少污染排放的前提條件，也是急待解決的課題。
近兩年來，鋼材及其它原材料的價格不斷上漲，土地資源日益緊缺，土地使用成本上升，使新上項目環(huán)保治理的投入成本大幅增加。因此加快研制開發(fā)占地面積小，單位過濾面積鋼耗低的高效煤磨袋除塵器意義重大。
根據(jù)煤粉制備系統(tǒng)的特點，結(jié)合長期的袋除塵器設計經(jīng)驗，我們開發(fā)了防爆型LMC低壓長袋脈沖除塵器，由于采用行(管噴吹)式脈沖清灰技術，濾袋長度可達到6～8m，因此該設備具備結(jié)構緊湊、占地面積少、造價低等優(yōu)點。
1 LMC防爆型袋除塵器的特點
1．1防燃、防爆安全措施設計
根據(jù)煤粉制備系統(tǒng)特點在設備內(nèi)部結(jié)構上采取：
1)防積灰設計，防止積灰白燃：為了防止煤粉內(nèi)部構件上積灰，所有梁、分離板等均設置防塵板，而防塵板和灰斗的溜角>70。，同時為防止兩斗壁問夾角(谷角)太小而積灰，兩相鄰側(cè)板焊上溜料板，加大谷角，消除煤粉的沉積，在除塵器內(nèi)部所有平臺、死角處加焊坡板。
2)選用專用防靜電過濾材料
由于煤粉隨空氣流動，粉塵與濾布的沖擊摩擦等都能產(chǎn)生靜電。靜電的積累會產(chǎn)生火花從而引起燃燒和爆炸，因此采用抗靜電濾料，I司時對除塵器殼體進行接地，確保接地電阻小于4n，消除靜電效應。
3)計算防爆通風面積確定相應的防爆門尺寸
目前常用的計算方法有德國工程師協(xié)會提出的VDI 3673的諾模圖，根據(jù)美國防火協(xié)會卸壓面積計算圖和易燃粉塵的通風比(卸壓面積與設備容積之比)，煤粉的通風比一般為1：35(m2／m。)左右。根據(jù)以上經(jīng)驗公式，確定煤磨防爆型脈沖噴吹長袋除塵器的卸壓面積。
4)采用C02自動滅火裝置
為了防止除塵器內(nèi)部的煤粉自燃和爆炸，通過數(shù)控儀測量出除塵器入口、出口和灰斗的溫度，超溫時既可產(chǎn)生報警信號，又可輸出控制信號給相應的執(zhí)行機構，從而保證了除塵器的安全運行。一組由除塵器PLC可編程序控制儀進行全自動控制的消防單元模塊——C02自動滅火裝置，提供可靠的安全保障。
1．2行(管噴吹)式脈沖清灰技術
該技術具有清灰能力強、噴吹壓力低、除塵效率高，每個脈沖閥最多能為18～20條濾袋同時進行噴吹并實現(xiàn)最好的噴吹均勻性的特點。噴吹壓力的降低及噴吹均勻性的特點可延長濾袋的使用壽命，降低設備阻力，同時，濾袋長度可達到6～8m，且技術成熟，近年在國內(nèi)及發(fā)達工業(yè)化國家廣泛應用，但在煤粉制備系統(tǒng)還沒有應用先例。
1．3低壓脈沖噴吹方式
清灰壓力設計為0．3MPa，屬低壓脈沖噴吹清灰，壓力僅為高壓脈沖的一半。高壓噴吹方式是存線清灰，在清灰的同時重新開始過濾，噴吹臌脹的濾袋會迅速返回袋籠上。經(jīng)驗證明，當濾袋離開袋籠返回到它正常位置的速度快得與它離開的速度相等，粉塵在清掉的同時一部分將重新黏附到濾袋上，而過細的顆粒進人普通氈制成的或編織的袋內(nèi)，則出現(xiàn)除塵器清灰時噴出粉塵超標排放現(xiàn)象，降低了除塵效率。這樣除塵器阻力上升很快，需加快清灰周期頻率，結(jié)果會縮短濾袋壽命。
LMC低壓脈沖噴吹方式完仝可以控制清除細顆粒而沒有噴出現(xiàn)象。它在清灰時需要一個低壓高流量脈沖氣體，與普通高壓低流量不同，具有兩個特點：
1)當瞬間濾袋快速膨脹時具有高流量低壓降的清灰風給濾袋提供加速力。
2)清慶后可控制減緩濾袋返回速度(控制出風閥重新打開時間)實現(xiàn)濾袋清灰后“軟著陸”。
1．4選用淹沒式脈沖閥
脈沖閥選用淹沒式，噴吹阻力低，適合低壓噴吹。采用方形氣包，脈沖閥直接安裝在氣包上。
1．5取消文丘里管
加裝文丘里管時，過濾氣流通過此處產(chǎn)生局部阻力，使除塵器的整體阻力增加。與直接脈沖噴吹相比，并不能使引射流量增加，反而不如直接噴吹的引射流量大。文丘里管主要功能是保住噴射壓力，將其有效地傳遞到達長濾袋的底部。現(xiàn)在制作的大型長袋脈沖除塵器，在一般工況下已經(jīng)不使用文丘里管，在清灰系統(tǒng)設計上已充分考慮了能有效噴吹濾袋的數(shù)量及到達袋底的噴吹強度，因此取消使用文丘里管。
1．6結(jié)構緊湊、占地面積少、鋼耗低
通過表1可以看出，相近過濾面積的LMC比FGM鋼耗低近20％，占地面積小近50％。其它配件同樣配置情況下價格低10％以上。
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2結(jié)構及工作原理
2．1結(jié)構
由箱體、灰斗、防爆門、濾袋、袋籠、脈沖清灰系統(tǒng)、進(出)風口、離線閥、C0。自動滅火裝置(選配)等組成。
2．2 工作原理
含塵氣體進人除塵器進風管，然后折下進入灰斗，再上升由濾袋過濾。由于氣流斷面的突然擴大，氣流中一部分大顆粒粉塵因慣性而落入灰斗，顆粒小的粉塵進入濾袋，細粉塵被阻留在濾袋外表面。過濾后氣體通過各濾袋匯集到凈氣窒，經(jīng)由出風管、風機排人大氣。
LMC袋除塵器設計為離線清灰，每單元濾袋分數(shù)組，每組若干條，隨著過濾過程的不斷進行，濾袋外表層積塵逐漸增多、增厚，需對濾袋清灰。清灰時，PLC控制儀發(fā)出信號，首先關閉某一單元離線閥，使該室離線，濾袋處于無氣流通過狀態(tài)，脈沖清慶系統(tǒng)工作，向該單元每條濾袋噴射壓縮空氣，在濾袋膨脹產(chǎn)生的震動和反向氣流的作用下，使粉塵脫離濾袋并落人灰斗，達到清灰目的。清灰結(jié)束數(shù)秒后(粉塵沉降時間)，離線閥再次打開，該單元又重新進入過濾狀態(tài)。清灰過程是按一定的時間問隔逐個單元依次輪流進行的，當某個單元清灰時，其余單7c仍在過濾，互不干擾，附積在濾袋外表面的積灰脫離濾袋落人灰斗后，由卸灰機構排出。離線閥、電磁脈沖閥、卸灰閥等裝置，由PLC可編程序控制儀進行全自動控制，循環(huán)工作。
3、運行效果
以太原鋼鐵公司和青島鋼鐵公司使用情況為例，其設計參數(shù)及實際運行效果見表2和表3。
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由表2和表3看出，兩家公司使用的設備在2005年先后投入使用，在近兩年的運行中達到了設計要求，出口排放濃度<50mg/m3,達到了國家標準，設備隨主機運轉(zhuǎn)率達到100%，滿足系統(tǒng)需要。
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