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脉冲喷吹装置的清灰特性及相关技术

1前言

在20世纪80年代走入低谷，并经过不断发展进步之后，脉冲袋式除尘技术在最近十几年中以其全新的面貌和良好的技术经济指标，逐渐成为烟气净化和工业除尘工程中的首选袋式除尘设备。关心这一技术的人们，围绕设计和应用提出了许多问题。对这些问题的深入了解，有利于脉冲袋式除尘技术的正确应用，可能避免或减少工程实践中出现技术和经济方面的失误。因此，拟借此文就有关问题与同行探讨。

2脉冲袋式除尘器的清灰机理衡量指标

脉冲喷吹清灰的实际过程可以描述为：在脉冲喷吹时，清灰气流使滤袋内的压力急速上升，滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动，并获得最大反向加速度从而开始向内收缩；但附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落。

袋壁的最大反向加速度与清灰效果是一致的，就是说，最大反向加速度越高，清灰效果就越好。

在研究脉冲袋式除尘器清灰机理的过程中，一些学者曾认为机械振打袋式除尘器的几种清灰机理(诸如加速度、剪切、屈曲-拉伸、扭曲和逆向气流等)，也是脉冲袋式除尘器的清灰机理。目前，绝大多数研究者认为滤袋在喷吹时膨胀到极限位置时的最大反向加速度起主要作用，而另一些学者则认为喷吹时逆向穿过滤袋的气流对清灰起作用。

为了研究逆向气流的清灰作用，一些学者进行了有益的试验。结果证明，逆向气流要将尘粒从滤袋表面吹落，其速度至少需要10~20m/s；粒子越小，其粘附力对拉力的比值越大，越难吹落，因而需要更高风速。

实际情况下，脉冲袋式除尘器清灰时逆向气流远远达不到上述速度：一位研究者估算，脉冲喷吹时的逆向气流平均速度为150mm/s，无论无何也不会超过610mm/s；而另外两位研究者在实验室测得的逆向气流速度仅30~50mm/s。由此可以认为，在脉冲喷吹时，逆向气流对粉尘剥离所起作用非常小，任何粉尘从滤袋表面的脱落都是由于滤袋面运动的结果。

一项试验支持了上述观点。研究者将袋笼的直径稍微缩小，并在袋笼上楔入圆棒来缩小滤袋与袋笼之间的空隙，同时尽量保持气脉冲的恒定，以使逆向气流不发生大的变化。结果表明，在逆向气流不变的条件下，通过限制滤袋壁面的运动，清灰后的剩余压差显著增加了。工程应用的脉冲袋式除尘器，也曾发现由于滤袋在袋笼上绷得过紧而清灰不良的情况，而此时脉冲喷吹的逆向气流并末减少，只是滤袋被绷紧后袋壁的运动大大受限，因而其膨胀到极限位置时受到的冲击振动大为减弱。

至于反吹清灰袋式除尘器，由于逆向气流的速度更小，通常只有16~30mm/s，所以更难以将粉尘从滤袋表面吹落。

国内研究者的结论与上述相同。实际上，脉冲喷吹清灰同爆破过程有相似之处。除了最大反向加速度外，清灰时滤袋内的压力峰值和压力上升速度也是衡量清灰效果重要指标。

以滤袋内的压力峰值、压力上升速度和滤袋壁的最大反向加速度这三项指标衡量清灰效果，不仅适用于脉冲袋式除尘器，也适用于反吹清灰的袋式除尘器。

图1是菱形扁袋式除尘器清灰时滤袋的压力和加速度波形。可以看出，不但压力峰值低(仅55Pa)，而且压力上升速度特别小(0.85Pa/ms)，只有脉冲喷吹(294.93Pa/ms)的2.88‰，其最大反向加速度基本为零。这与该类除尘器在实际运行中清灰效果不佳、阻力偏高的情况完全吻合。

图1菱形扁袋除尘器滤袋内压力波形和加速度波形

（反吹风速V=2m/min时）

以前人们曾认为，清灰时，脉冲喷吹气流从袋口冲向滤袋底部，在由底部被反射回来的过程中，滤袋内的压力进一步增高，使袋壁受到冲击振动，从而将滤袋表面的粉尘清落。

试验观察到的脉冲清灰过程与此不同。图2显示的波形清楚地表明，最大反向加速度与第一个压力波峰同时出现；其后，尽管压力峰值大大高于第一个波峰，但反向加速度却很小，并随着时间的推移而迅速趋于零。这一事实说明，脉冲喷吹气流在滤袋内的清灰作用是由第一次冲击所产生的：高压气团在从袋口冲向袋底的过程中，依次将滤袋表面的粉尘清落。

图2Ⅱ型环隙脉冲喷吹系统袋中测点的压力和加速度波形

（Pt=0.55MPa）

对滤袋不同部位进行的测试表明，其最大反向加速度出现的时间，是从袋口向袋底推移的：最先是袋口，最后是袋底。这也说明，清灰气流对滤袋的第一次冲击对于清灰来说起着决定性的作用。

脉冲袋式除尘器的滤袋长度

脉冲袋式除尘器的滤袋长度与其所喷吹装置的型式有关，不同型式的喷吹装置有不同的喷吹压力，也有与之相适应的滤袋长度。

美国一些学者将脉冲袋式除尘器按压力的高低分为三类，其压力范围和相应的袋长列于表1。表1 美国学者对脉冲袋式除尘器的分类

名称压力（kg/cm2）滤袋长度/m高压脉冲≤6.5 3.0～4.5

中压脉冲≤4.0 4