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目前很多易燃易爆的粉塵多采用濕法水浴除塵治理，然而濕法水浴除塵存在有用物料不能干法回收,泥漿處理比較困難,造成水系二次污染,并且需要設(shè)置專門的廢水處理設(shè)備等問題。
袋式除塵器可以很容易地解決濕法水浴除塵的上述缺點(diǎn)，并且隨著各項配套技術(shù)的成熟，防爆袋式除塵器使用越來越廣泛。袋式除塵器屬于過濾除塵，它以微薄的織物為過濾材料，利用濾料表面所粘附的粉塵層作為過濾層捕集粉塵。作為除塵系統(tǒng)必須考慮粉塵的性質(zhì)及系統(tǒng)中各部分參數(shù)設(shè)計的合理性，特別是除塵管道內(nèi)合理風(fēng)速的確定，濾料的選擇，清灰方式選擇等對除塵器的除塵效率和系統(tǒng)的運(yùn)行阻力有著決定性的影響。
1、安全性設(shè)計作為處理易燃易爆粉塵的除塵設(shè)備，安全是比較好位的。因此本設(shè)計從預(yù)防性措施和設(shè)計措施兩方面著手。
(1)預(yù)防性措施。①使粉塵的濃度盡量低于爆炸下限,在傳統(tǒng)干燥尾氣除塵系統(tǒng)流程中，引風(fēng)機(jī)處于比較好級和第二級之間或第二級和第三級之間。該處氣體的含塵質(zhì)量濃度通常>15g/m3,引風(fēng)機(jī)葉輪與粉塵的摩擦有引起爆炸的危險。而本設(shè)計的引風(fēng)機(jī)處于干凈氣體中，這一不安全因素得以消除。還有常因除塵布袋表面清灰不良而積附過厚的粉塵，容易發(fā)生事故，而本項技術(shù)具備的強(qiáng)大清灰能力避免了這一危險。②消除有效引燃源。主要是靜電，濾袋材質(zhì)采用防靜電針刺氈，并且袋式除塵器及管路系統(tǒng)可靠接地，要求接地裝置的接地電阻R≤4Ω。
(2)設(shè)計措施。粉塵爆炸也可能由其他原因引起,因此,應(yīng)采取措施以使損失減小到低程度:①把爆炸結(jié)果限制在容許限度之內(nèi)，設(shè)計為承受大爆炸壓力的耐壓結(jié)構(gòu)。②采納隔膜泄爆結(jié)構(gòu)和爆炸轉(zhuǎn)向器，防止爆炸傳入周圍設(shè)備。③消除袋式除塵器內(nèi)任何可能積灰的平臺及死角，灰斗內(nèi)不允許存積粉塵，對設(shè)備實(shí)行全自動監(jiān)控及故障報警處理。
2、集塵罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計
集塵罩的設(shè)計目的就是利用較小的排風(fēng)量來控制塵源,把絕大多數(shù)的粉塵捕集在罩內(nèi),使粉塵的擴(kuò)散限制在小范圍內(nèi),從而提高設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效能。為使罩內(nèi)保持一定的負(fù)壓,并且排塵管道內(nèi)風(fēng)速合理,罩口面積與排塵管道面積比限制在14∶1內(nèi)。由于集塵罩內(nèi)風(fēng)速不足以把所有粉塵帶走,所以把集塵罩設(shè)計為吹吸兩用式集塵罩。為避免反吹管阻擋粉塵在集塵罩內(nèi)隨氣流運(yùn)動,把反吹管一面做成菱形,且菱形臨近的夾角小于粉塵的安息角。
3、管道內(nèi)合理風(fēng)速的確定
風(fēng)速過低將導(dǎo)致排塵管道中滯留部分粉塵，增大設(shè)備的運(yùn)行阻力，降低風(fēng)機(jī)工作效率，嚴(yán)重影響了除塵工序設(shè)備的運(yùn)行，并埋下新的隱患;風(fēng)速過高將導(dǎo)致能源的浪費(fèi)，并加速管道及其他部件的磨損，降低設(shè)備的使用壽命。粉塵在氣體中運(yùn)動屬于稀相氣固兩相流，此兩相流的數(shù)值模擬計算方法很多，本文采用顆粒軌道模型法。首先考察粉塵的終沉降速度,粉塵在靜止空氣中從靜止或某一速度開始沉降,在沉降過程中粉塵的速度不斷變化,粉塵的重力Fg、氣相對粉塵的浮力Ft、氣固兩相間的相對作用力Fd平衡時,粉塵以恒定速度沉降,此速度稱為終沉降速度Upt,表達(dá)式為:而管道內(nèi)粉塵隨氣流運(yùn)動,并能使粉塵懸浮的小平均風(fēng)速滿足下式:式中α管道的摩擦阻力系數(shù)。
4、濾料的選擇
捕塵效率、運(yùn)行阻力是衡量濾料性能的主要指標(biāo),評價一種濾料的性能優(yōu)劣,首先要從這兩方面著手,即是否有較高的捕塵率,較低的阻力。然而在濾塵過程中,濾料的這兩方面特性是隨時間變化的,這是因?yàn)闉V料的濾塵過程是一個非穩(wěn)態(tài)過程:潔凈濾料一經(jīng)濾塵,其中就充入粉塵,并參與過濾,隨著粉塵負(fù)荷的增加,濾料的壓損和濾塵效率都不斷上升,也就是說濾塵后濾料的粉塵負(fù)荷、壓損和濾塵效率都隨時間變化。濾袋材質(zhì)的選用也必須考慮粉塵特性,本濾袋材質(zhì)采用防靜電滌綸針刺氈。其破裂強(qiáng)度為2.64～2.85MPa,透氣量7.5m3/(m2·min),操作溫度限為120℃。
5、清灰方式
設(shè)備阻力隨濾料上積聚的粉塵層負(fù)荷的增大而增加，并隨濾料的結(jié)構(gòu)和過濾時間而變化。隨著過濾的進(jìn)行，濾料上的粉塵層逐漸增厚,阻力便相應(yīng)增加，這時如不及時清灰，就會使阻力一直上升，致使風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)量減少;同時由于濾料上的壓差增大至一定程度時，粉塵的穿透量就會增大，并可能使濾料縫隙間的沉積粉塵被抽走而使除塵效率降低。所以設(shè)備阻力達(dá)一定值時就必須清灰,以便將阻力控制在一定范圍內(nèi),從而保證除塵器正常工作。
常用的低壓脈沖噴吹袋式除塵器的清灰方式。低壓脈沖噴吹清灰的主要特點(diǎn)是:反吹風(fēng)的強(qiáng)度和時間是可調(diào)的。實(shí)現(xiàn)這一功能的部件為電磁脈沖閥。采用直角式脈沖閥，它為雙膜片直角結(jié)構(gòu)，其噴吹輸出口為雙鈕線形式。當(dāng)控制儀發(fā)出信號時電磁閥開啟，小膜片動作，使兩膜片間的空腔卸壓，大膜片相繼關(guān)閉，停止噴吹。這種脈沖閥兩個膜片的節(jié)流通道分開設(shè)置，啟閉時不會互相干擾,因而大大加快了啟閉速度。一個直角脈沖閥即可滿足34m2甚至更多濾料的清灰。
6、電器控制為使設(shè)備運(yùn)行自動化,提高設(shè)備運(yùn)行可靠性,本設(shè)備采用西門子可編程控制器,它價格低、性能優(yōu)良,具有程序容量較大、運(yùn)行速度快、多種中斷、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)。
為了調(diào)節(jié)空氣噴吹的強(qiáng)度和噴吹時間,采用調(diào)節(jié)移位脈沖占空比的方法來控制電磁閥,定時器T0用于控制移位的時間(脈沖周期),定時器T1用于控制輸出為1的持續(xù)時間(脈沖寬度)。并且可以在不改變PLC程序的情況下,通過調(diào)節(jié)對應(yīng)于PLC面板上可調(diào)電位器的調(diào)節(jié)值來改變脈沖周期和脈沖寬度。電磁閥的啟動受差壓傳感器的檢測控制。風(fēng)機(jī)與排灰氣缸控制由外部連鎖設(shè)備動合觸點(diǎn)接入PLC啟動,并設(shè)計出自動/手動功能。自動運(yùn)行時系統(tǒng)的操作完全根據(jù)檢測輸入條件,按設(shè)定的程序執(zhí)行;手動操作時,程序采用循環(huán)查詢方式查詢手動操作鍵的輸入狀態(tài),然后根據(jù)各鍵的狀態(tài)執(zhí)行相關(guān)的操作。本系統(tǒng)的控制面板上有電磁閥、風(fēng)機(jī)、排灰氣缸3個手動操作鍵,且當(dāng)功能選擇置于手動方式時才有效。
根據(jù)粉塵易燃易爆的特點(diǎn),設(shè)計出小型防爆脈沖袋式除塵器,其主要技術(shù)參數(shù):處理風(fēng)量1000m3/h;尾氣溫度<60℃;過濾面積10.3m2;過濾風(fēng)速0.13m/s;入口含塵質(zhì)量濃度<50g/m3;出口含塵質(zhì)量濃度<50mg/m3;除塵器阻力<1.8kPa;濾袋規(guī)格:120mm×1000mm;濾袋材質(zhì):防靜電滌綸針刺氈;濾袋數(shù)量:6條;清灰方式:低壓脈沖噴吹清灰;壓縮空氣耗量:0.03m3/s。
