面粉加工厂用小型袋式除尘器结构设计

面粉加工厂用小型袋式除尘器结构设计摘要粉尘是生产过程中产生并能较长时间悬浮于空气中的固体微粒。在面粉厂和粮仓内，小麦的输送、破碎、磨研、筛分和包装等生产环节，都是产生粉尘的源头。粉尘污染车间和四周环境空气，危害身体健康。通风除尘是粮食生产中的重要环节，它对确保生产环境洁净，保护生产者身体健康具有重要意义。袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤材料将含尘气体中的粉尘滤出的除尘设备，不仅对粉尘有很好的捕集效果，而且辅以必要的措施还可以处理一些有毒有害的气体，已成为防止大气污染、改善劳动条件、回收有用物料以及保护机电设备的有效装置。袋式除尘器在面粉工业中得到了广泛的应用，如送料、加工、成品输送、包装等生产场所的除尘，都可以由袋式除尘器完成。本设计依据规模、工艺等条件及排放标准的要求，对脉冲袋式除尘器的结构进行了设计计算和三维实体模拟；通过选择合理的滤袋滤料、清灰方式，提高了脉冲袋式除尘器的捕集效率和使用寿命，并对辅助设备进行了设计和选型。设计完成了脉冲袋式除尘器计算说明书一份。关键词：粉尘，脉冲袋式除尘器，结构设计IIAbstractDust is the solid particles of the production process and can have a longer period of time suspended in the air. In the flour mills and granary, the delivery, crushing, grinding research, screening and packaging of wheat and other production sectors, are the source of dust generated. Workshops dust pollution of air and the environment pollution is hazardous to health.Ventilation is an important link in the foodstuff production and its of far reaching importance to ensure production environment clean and protect the health of producers. Bag filter is a removing equipment to filter the dust in dust gas, not only for a very good dust trapping effect, and supplemented by the necessary measures can also deal with some of the toxic and harmful gas, has become the prevention of air pollution and improve working conditions, recycling useful materials and the effective protection of electrical and mechanical equipment installation. Bag filter in the flour industry has been widely used, such as feed, processing, product delivery, packaging and other production sites of dust, can be completed by the bag filter.Based on size, technology and other conditions of effluent standards, structure of the pulse bag was calculated and designed and 3D model ;by choosing a reasonable filter bag filter, cleaning, raising the pulse of the bag filter collection efficiency and service life, and design and type selection for auxiliary equipment. Design completed the documentation of the bag filter.Key words: dust, pulse bag filter, structural design面粉加工厂用小型袋式除尘器结构设计目录IV第一章前言11.1 我国的大气污染现状11.2 粉尘特征及其危害1第二章袋式除尘器简介42.1 袋式除尘器的工作原理42.2 袋式除尘器的组成52.3 袋式除尘器的分类52.4 袋式除尘器发展概况82.5 袋式除尘器在我国的应用92.6 袋式除尘器的发展趋势9第三章脉冲袋式除尘器主体结构的初步设计103.1 设计依据103.2 脉冲喷吹袋式除尘器103.3 滤袋滤料的选择123.4 脉冲袋式除尘器部件的设计和计算14第四章主要辅助系统的设计选用274.1 除尘管道设计274.2 风机的选择284.3 脉冲清灰工艺与结构设计294.4 平台设计31第五章系统的投资概预算和运行管理325.1 工程概算325.2 脉冲袋式除尘器易发故障335.3 脉冲袋式除尘器的安装、调试、操作及维护345.4 工业卫生与安全消防35第六章结论与展望37参 考 文 献38致谢40声明41第一章前言1.1 我国的大气污染现状中国是世界上最大的发展中国家，目前正处于工业化时期，经济规模庞大。钢产量 11233 亿吨，居世界第一位；水泥产量 512 亿吨，居世界第一位；煤炭产量和消费量也居世界第一位；发电量、化肥产量居世界第二位。由于我国这些重化工、原材料、能源工业的生产工艺及设备相对落后，能源耗费大，污染严重。同时，中国正在加快城市化进程，这些都加重了对大气环境的污染: 1998 年全国烟尘排放量 1452 万吨，粉尘排放量 1322 万吨，二氧化硫排放量 2090 万吨。世界上十大空气污染城市，中国就占了九个。由这一串数字我们便可以非常直观的了解到我国现今大气污染的严重情况大气污染治理的务必性和即时性。1.2 粉尘特征及其危害由于本设计要求为对面粉厂进行除尘。考虑到面粉厂的空气中多为面粉粉尘， 所以着重考虑一下粉尘的危害。粉尘对人体对生产对产品质量对环境对自然景物的美观对生态平衡都有影响。粉尘危害人体健康的主要因素为粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度。1.2.1 粉尘的来源工业生产，交通运输和农业活动，产生大量粉尘。据统计，农业粉尘约占粉尘总量的 10% 左右，大量的粉尘来源于工业生产和交通运输。尤其建材工业，冶金工业，化学工业，工业与民用锅炉产生的粉尘最为严重。具体地讲，下列活动和过程产生大量粉尘1:(1) 物料的破碎、研磨；(2) 粉状物料的混合、筛分、运输和包装；(3) 物料的燃烧；(4) 汽车废气中的溴化铅和有机物组成的颗粒；(5) 金属粒子的凝结、氧化。39此外，风和人类的地面活动，产生土壤尘。土壤尘一般大于 1，容易沉降， 但又不断随风飘起。1.2.2 粉尘的化学性质粉尘的化学成分直接决定粉尘对机体的有害程度。有毒的金属粉尘和非金属粉尘(铬、锰、镉、铅、汞、砷等)进入人体后，会引起中毒以至死亡。吸入铬尘能引起鼻中隔溃疡和穿孔，使肺癌发病率增加;吸入锰尘会引起中毒性肺炎；吸入镉尘能引起肺气肿和骨质软化等。无毒性粉尘对人体危害也很大。长期吸入一定量的粉尘，粉尘在肺内逐渐沉积，使肺部产生进行性、弥漫性的纤维组织增多，出现呼吸机能疾病，称为尘肺。吸入一定量的二氧化硅的粉尘，使肺组织硬化，发生矽肺。1.2.3 粉尘的分散度粉尘的分散度是指粉尘粒颗大小的组成。粉尘的大小是危害人体健康的另一个重要因素。不同大小的粉尘在呼吸系统各部位的沉积情况各不相同。一般直径在 100 以上的尘粒很快在空气中沉降，无害于人体的健康。10 以上的粉尘被阻留于呼吸道之外，5 到 10 的尘粒大部分通过鼻腔、气管上呼吸道时被这些器官的纤毛和分泌粘液所阻留，经咳嗽、喷嚏等保护性反射而排出。小于 5 的尘粒则会深入和滞留在肺泡中(部分 0.4 以下的粉尘可以在呼气时排出)。粉尘越细，在空气中停留的时间越长，被吸入的机会就越多。粉尘越细，比表面积(单位重的表面积) 越大，在人体内的化学活性越强，对肺的纤维化作用越明显。1.2.4 粉尘的光学性质和能见度粉尘的光学性质包括粉尘对光的散射、反射、吸收和透光程度。大气中的粉尘对光的散射，使大气的能见度大为降低，这是一种严重的大气污染现象。城市中这种污染最强烈，这种情况可能扩展到区域性范围以至全球范围。1.2.5 粉尘的自燃性和爆炸性物料被研磨成粉料时，总表面积增加，系统的自由表面能也增加，从而提高了粉尘的化学活性，特别是提高氧化产热的能力，在一定情况下会转化成燃烧状态，这就是粉尘的自燃性。自燃性粉尘造成火灾的危险是很大的。在密封空间内可燃性悬浮粉尘的燃烧会导致化学爆炸，这就是粉尘的爆炸性。我国东北一麻纺厂曾发生粉尘爆炸事件。爆炸危险最大的粉尘(如砂糖、胶木粉、硫及松香等)，爆炸的下限浓度小于16g/m3。有爆炸危险的粉尘(如铝粉、亚麻、页岩、面粉、淀粉等)，爆炸下限浓度在 10g/m3 到 65g/m3 之间。对于有爆炸危险和火灾危险的粉尘在进行通风除尘设计时必须要给予充分注意，采用必要的措施。1.2.6 粉尘的浓度，卫生标准粉尘的浓度是指空气中粉尘的含量，通常以每立方米的空气中所含粉尘的毫克数(mg/m3)或者克数(g/m3)来表示。我国现行的工业企业设计卫生标准对生产性粉尘是按游离SiO2 的含量来确定作业区浓度的。表 1.1 中列出部分粉尘的卫生标准:表 1.1 生产性粉尘的卫生标准粉尘名称车间空气中最高允许含尘浓度(mg/m3)含 10% 以上游离 SiO2 的粉尘2含 80% 以上游离 SiO2 的粉尘不超过 1含 10% 以下游离 SiO2 的粉尘4含 10% 以上游离 SiO2 的水泥尘6无毒性生产性粉尘10卫生标准对居民区大气中粉尘的最高允许浓度也作了明确规定:粉尘自然沉降量(在当地清洁区基础上允许增加的数值) 3 吨/平方公里月烟尘：一次性浓度0.15mg/m3，日平均浓度0.05mg/m3； 飘尘：一次性浓度0.5mg/m3，日平均浓度0.15mg/m3； 汞：日平均浓度0.0003mg/m3；铍：日平均浓度0.00001mg/m3。第二章袋式除尘器简介2.1 袋式除尘器的工作原理图 2.1 是袋式除尘器结构简图。含尘气体进入除尘器后，通过并列安装的滤袋，粉尘被阻留在滤袋的内表面，净化后的气体从除尘器上部出口排出。随着粉尘在滤袋上的积聚，含尘气体通过滤袋的阻力也会相应增加。当阻力达到一定数值时，要及时清灰，以免阻力过高，造成除尘效率下降。含尘气体中的粉尘被阻留在滤袋表面上的这种过滤作用通常是通过筛分、惯性碰撞、黏附、扩散和静电等作用而被捕集的。图 2.1 所示的除尘器是通过凸轮振打机构进行清灰。图 2.1 袋式除尘器结构简图1 凸轮振打机构 2 含尘气体进口 3 净化气体出口 4 排灰装置 5 滤袋国内目前的袋式除尘器相当大的一部分采用针刺毡材料等传统滤料，属于深层过滤，即依靠截留在过滤材料上的微尘颗粒层进行分离，一般存在着过滤阻力大、反冲洗频率高等问题，使得袋式除尘器的寿命比较短，操作相对困难2。国外现在是通过表面过滤技术来克服上述问题的，在美国燃煤电厂袋式除尘器使用覆膜滤料( 表面过滤技术) 的比例已达 85 %。表面过滤技术是指粉尘不透入滤料内，而全部沉积在滤料表面的过滤技术，图 2.2 和 2.3 是两种过滤机理对比3。图 2.2 深层过滤机理图 2.3 表面过滤机理2.2 袋式除尘器的组成袋式除尘器主要由滤袋、壳体、灰斗和清灰机构等部分组成。滤袋是过滤的主要作用部件，用纤维织物制成，多为柱状，横断面有圆形、多边形、梯形和扁矩形等；滤袋有时也做成匣状。按气体通过方向的不同，滤袋可分为正压袋和负压袋两种。气体由内向外流动的滤袋为正压袋，工作过程中能自己保持稳定的形状，常用于较简易的过滤器中。气体由外向内流动的滤袋为负压袋，负压袋必须用构架支撑，构架常用金属线材制成其形状多为笼状或螺旋状。清灰机构是袋式除尘器的重要组成部分，清灰是过滤装置运行的重要环节。2.3 袋式除尘器的分类滤袋除尘设备主要是以清灰方式区分种类。在国内常见的有机械振动、大气反吹、负压反吹、气箱喷吹、环隙喷吹、长袋低压脉冲和高效脉冲等。下面针对这几种除尘器的清灰原理和优缺点进行分析。2.3.1 振动清灰机械振动清灰是属于最原始的清灰方式，利用机械动力把悬挂在除尘器滤袋上的粘节尘块抖落进灰斗。但是，对于私性较强、颗粒较细的粉尘便达不到应有的清灰效果。(1) 机械振动清灰除尘器的优点是：1 不需要连接压缩空气；2 可作为小型机械设备安装在生产流程中的中、低负荷除尘系统中。(2) 机械振动清灰除尘器的缺点是：1 能离线清灰，清灰时必须关闭进气口，暂停过滤系统；2 备带有很多的机械动力结构件，需经常维护和更换；3 对于黏性比较强的粉尘，不能有效清灰；4 除尘器阻力高，滤袋使用寿命短。2.3.2 反吹风除尘器反吹风除尘器分为大气、回转和负压反吹均采用分室离线反吹风原理。需要把除尘器分成若干个独立气室，在清灰时把单个气室隔离（离线），然后用高压风机鼓人过滤后的气流，进人气室内进行清灰。(1) 反吹风除尘器的优点：1 能够清大口径长袋（长达 12mm）；2 由于过滤风速低（一般在 0.8m/min 以下），滤袋寿命相对较长。(2) 反吹风除尘器的缺点：1 只能离线清灰，由于清灰气室的关闭，人口烟气需要导向其他过滤气室，因此增加除尘过滤面积和设备体积；2 除尘器内需要区分成多个密封气室，安装闸板和提升阀，因此增加设备造价；3 需要另外独立安装高压风机过；4 过滤风速相对比脉冲清灰除尘器低。2.3.3 旋转脉冲除尘器每台除尘器只应用一个大口径脉冲阀（152.4mm304.8mm），连接一对旋转臂作为喷吹管，对花板下滤袋进行逐行清灰。这在国内属于比较陌生的技术。(1) 旋转脉冲除尘器的优点：1 模块式结构，可设计在线或离线清灰；2 可用在电厂锅炉除尘中。(2) 旋转脉冲除尘器的缺点：1 圆筒形结构制造复杂，单个模块处理风量小；2 需要独立配置高压风机供应压缩气进人脉冲阀；3 由于脉冲阀安装在内部，需要采用耐高温隔膜材料，或需要防爆安装，造价昂贵；4 机械旋转臂会产生磨损现象，必须定时维护。2.3.4 气箱脉冲清灰除尘器气箱脉冲清灰除尘器是国内 80 年代引进的美国技术，在国内主要应用在水泥行业。其特点是每一个气室只用一或二个脉冲阀对气室内的滤袋进行清灰。在清灰时需要把气室隔离，然后经过脉冲阀把高压压缩空气喷进花板上部气箱，在箱体内膨胀后对安装在花板下的滤袋进行清灰。(1) 气箱清灰的优点：1 每气室只需要个一个脉冲阀；2 不需要安装喷吹管和文氏管，结构简单。(2) 气箱清灰的缺点：1 只能离线清灰，由于清灰气室的关闭，入口烟气需要导向其他过滤气室，因此增加除尘过滤面积和设备体积；2 除尘器内需要区分成多个密封气室，另外安装闸板和提升阀，增加设备造价；3 不能利用喷吹管开孔调节每行滤袋的喷吹气力和气量，因此可能造成气室内清灰不均匀现象而导致局部滤袋破损；4 大部分的压缩气清灰能源都直接喷吹在上气箱内壁而浪费掉；5 国内的气箱脉冲除尘器一般都只有固定的每室滤袋数量、滤袋口径和长度；长度一般是固定的 2.45m，否则清灰效果不佳，因此气箱脉冲除尘器将受到现场场地局限而不能灵活设计。2.3.5 脉冲喷吹除尘器脉冲喷吹除尘器是目前国际上最普遍、最高效的滤袋除尘器。其特点是在每一个脉冲阀的出口安装喷吹管，负责对准安装在喷吹管下的滤袋进行高效脉冲清灰。(1) 脉冲清灰除尘器的优点：1 可根据现场工艺的实际情况，灵活设计在线或离线的高效率均匀清灰系统，克服以上各种清灰方法的不足；2 可以根据工艺需要和系统压力，选择高压或低压；3 结构简单，选择不同尺寸的滤袋和脉冲阀，可灵活设计滤袋的分布，制造各种处理风量的机组；4 运作费用低，采用压缩气能源喷射引流，保证滤袋底部清灰压力。2.4 袋式除尘器发展概况我国袋式除尘器在二十世纪五十年代主要采用原苏联型式的产品，六、七十年代少数几个设计、研究单位在仿造美国、日本等国的脉冲型、机械回转反吹扁袋型除尘器的基础上开始生产自己的产品4。1973 年后，国内开始出现一批生产袋式除尘器的企业，至今，大部分已成为我国生产袋式除尘器的骨干企业。进入八十年代，我国的袋式除尘器生产达到了一定的规模。各科研、设计单位及大专院校在学习、引进、消化、移植的基础上，结合国内各行业应用的需要和生产厂一道研制了适合炭黑行业的脉冲袋式除尘器，不但作为除尘设备，还作为不可缺少的工艺设备；钢铁工业、有色冶金工业为适应处理大风量设备的需求，开发了分室反吹风袋式除尘器和长袋低压或高压脉冲袋式除尘器，使除尘设备大型化， 每小时能处理 100 万 m3 到 291 万 m3 风量；为适应我国水泥工业立窑量大面广的特点，开发了高温立窑、烘干机玻纤袋式除尘器和煤磨防爆型袋式收尘器。同时， 还从美国富乐公司引进了气箱脉冲袋式除尘器和单机除尘器；修筑高速公路沥青、石子搅拌烟气净化，引进和开发了脉冲袋式除尘器；城市建设的垃圾焚烧炉尾部除尘、除二恶英等有害气体，开发和引进了袋式除尘器，使国内的袋式除尘器产品品种日趋先进、完善、齐全、应用范围以及使用效果等方面与国外比较接近， 有的已经达到国际先进水平。2.5 袋式除尘器在我国的应用我国钢铁工业有 1600 多家企业，是袋式除尘器的第一大用户。袋式除尘器在钢铁工业中使用相当广泛，从矿石破碎、筛分、皮带转运、烧结、炼铁、炼钢、轧钢、铁合金冶炼、焦化、石灰、耐火材料等等，基本上生产过程中的各道工序， 都可采用袋式除尘器，使用效果良好。宝钢、首钢、武钢、攀钢等大型钢铁联合公司都拥有袋式除尘器 200 台以上。除了上述钢铁工业外，水泥、有色冶金、机械、蓄电池、炭黑、电力、煤炭、陶瓷、化工、化肥、医药、农药、轻工、烟草、面粉、饲料、油料加工、粮库、港口转运、交通筑路、垃圾焚烧等二十多个行业都广泛采用了袋式除尘器。尤其是在各种产业领域的中小规模发生源设施上，采用袋式除尘器更为广泛，效果良好，为我国保护大气环境，治理粉尘、烟尘和 SO2、二恶英等有害气体污染做出了很大贡献。2.6 袋式除尘器的发展趋势我国的经济规模庞大，重化工、原材料、能源工业中不少还是粗放型生产， 生产工艺及设备相对落后，资源、能源耗费大，污染严重。我国袋式除尘器的现实市场却不太大。据 2000 年统计，袋式除尘器产值才 17.7 亿元，与我国粉尘、烟尘污染需要治理的情况很不相称5。我国的火电厂大型燃煤锅炉除尘，是高效除尘设备的巨大市场。由于种种原因，我国的袋式除尘器在这个市场还未打开局面。而国外发达国家火电厂燃煤锅炉除尘、脱硫，袋式除尘器占有相当的份额。袋式除尘器的除尘效率最高，并且不受粉尘比电阻变化的影响，同时还有一定的脱硫功能。随着我国环保法规的日益严格，袋式除尘器在国内火电厂燃煤锅炉除尘、脱硫市场上将占有应得的份额。垃圾焚烧炉除尘、除二恶英有害气体的工作在我国刚刚起步，非袋式除尘器莫属。其他还有工业锅炉、采暖锅炉、高炉煤气净化、修筑高速公路时沥青、石子搅拌的高温除尘、除有害气体，以及各种工业炉窑的高温除尘，都是袋式除尘技术今后发展的重点和方向。我国的袋式除尘行业将进一步开发新技术、新材料、新工艺、新产品，以适应我国日益发展的环境保护事业。第三章脉冲袋式除尘器主体结构的初步设计3.1 设计依据脉冲袋式除尘器的型号很多，有定型产品，造型设计时主要考虑过滤面积、滤袋数量、过滤风速、压力损失、过滤材料、滤袋排列方式及清灰方式等，并据此选择产品。设计依据标准:袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件 GB 12625-90袋式除尘器分类及规格性能表示方法 GB 6719-86脉冲喷吹类袋式除尘器技术条件 JB/T 8532-1997袋式除尘器安装技术要求与验收规范 JB/T 8471-96袋式除尘器用滤袋框架技术条件 JB/T 5917-91除尘器制图补充规范 JB/T 53046-923.2 脉冲喷吹袋式除尘器3.2.1 除尘原理如图 3.1 所示，脉冲喷吹袋式除尘器的构造与一般袋式除尘器的不同之处， 主要是固定滤袋多孔孔板在箱体的上半部；在滤带内装设防止滤袋被负压吸瘪的框架；另外，为了增加反吹能力，在滤袋上口装有诱导风量的文氏管；对准文氏管上口装有喷吹管。脉冲喷吹是由控制仪发出信号，通过执行机构定时对滤袋进行清扫。其除尘原理是：含尘气体进气口 1 进入集尘箱 12，因速度突然减小，其中部分重颗粒粉尘靠自重分离出来，落入集尘 15，在含尘气体继续向上流动并逐渐穿过滤袋 3，由于滤袋的筛滤、碰撞、截留和扩散等效应将绝大多数细粉尘捕集下来，被滤袋净化了的干净气体在滤袋内汇合，经文氏管 11 进入净化箱 9，从净气出口 10 排出。由于被阻留在滤袋上的粉尘逐渐增厚，使除尘器的压力损失不断增大，因而被处理气体量逐渐减少。为使除尘器工况稳定，由喷吹清灰系统， 按规定要求向滤袋内喷吹压缩空气将粉尘清除，使滤袋再生，处理气体量稳定。被消除的粉尘落入集尘斗 15，经排灰装置 16 连续排出机体。图 3.1 脉冲袋式除尘器基本构造1-进气口；2-控制仪；3-滤袋；4-滤袋框架；5-气包；6-控制阀；7-脉冲阀；8-喷吹管；9-净气箱；10-净气出口；11-文氏管；12-集尘箱；13-U 型压力计；14-检修门；15-集尘斗；16-排灰装置3.3 滤袋滤料的选择袋式除尘器的捕集效率高，主要是靠滤料上形成的粉尘层的作用。滤布则主要起着形成及支撑粉尘层的作用。滤布必须有合适的孔隙，允许空气顺利通过而阻挡细小的粉尘进入滤布内部。细小颗粒的粉尘一旦进入滤布内部，就无法将其清除，造成滤布透气性能大大下降，除尘阻力增大，甚至滤袋无法再使用。如今， 滤袋滤料的品种极为广泛多样，任何一种滤料都不可能既经济又具备完全优良的性能。所以针对所给定的生产系统的运行条件做出正确的滤料选择是至关重要的。3.3.1 滤料的性能应满足的要求结构合理、捕集效率高；剥离性好、易清灰；透气性好、阻力低；有足够的强度、尺寸稳定性好；具有良好的耐磨、耐化学腐蚀性能；原料来源广泛、性能稳定可靠；价格低、寿命长。3.3.2 根据净化条件进行优选根据气体的特性选择滤料气体的性质包括温度、湿度、腐蚀性、燃烧爆炸性。针对特定气体的性质， 可做出合理的滤料选择。根据粉尘的特性选择滤料粉尘的特性包括粒子的形状和粒度分布、黏附性和凝聚性、吸湿性和潮解性、磨损性、可燃性和爆炸性。粉尘形状不规则，或多个粒子凝聚成表面积较大的树枝状粉尘团，对过滤分离是有利的。对细尘捕集，纤维宜选择较细、较短、卷曲形，不规则断面型；结构以针刺毡为优，如针刺毡表面烧毛或热熔压光处理。织物或针刺毡表面覆膜是过滤超细粒子的优化选择。对于潮湿黏性粉尘，宜选用经硅类疏水剂处理的尼龙、玻纤、长丝织物滤料， 或经表面烧毛、压光、镜面处理的针刺毡滤料，表面覆膜滤料。对于磨损性粉尘，如硅尘、铝粉、烧结矿尘等，宜采用化纤、表面拉绒滤料， 表面压光、涂覆滤料。如用玻纤，宜选用经硅油、石墨、聚四氟乙烯处理的玻纤。对于可燃、易爆粉尘，就滤料选择讲，宜选用阻燃、消静电滤料。此外，还需采取防爆、阻燃措施，如烟气中掺入惰性气体、提高含湿量，增设卸压安全装置。根据清灰方式选择滤料袋式除尘器按清灰方式分为机械振动、逆气流反吹、脉冲喷吹等方式。不同的清灰方式，滤袋的受力、变形及振动不同。所选用的滤料也不同。对于机械振动清灰方式，由于振动力作用于悬挂滤袋的框架上，滤袋间接地接受振动波，施加于滤袋上动能较小。为有利于传递振动波，提高清灰效果，使粉尘层易剥离脱落，要求滤料薄而光滑柔软，通常选用缎纹或斜纹滤布。逆气流反吹袋式除尘器是利用高压风机或鼓风机作为反吹风动力，在过滤状态下通过移动喷嘴依次对滤袋喷吹，使滤袋变形而清灰。属中等动能清灰型。按喷嘴形式及移动方式可分为回转反吹、往复反吹和气环滑动反吹 3 种。回转反吹和往复反吹袋式除尘器常用扁袋，宜选用较柔软、较耐磨的滤料。优先选用中厚针刺毡滤料。气环滑动反吹袋式除尘器采用环缝型喷嘴，套在滤袋外面上下移动喷吹，这要求滤料耐磨、不起毛，宜选用针刺毡、压缩毡。脉冲喷吹袋式除尘器是以压缩空气为动力，利用脉冲喷吹机构在瞬间释放压缩气流，并诱导数倍的二次气流高速射入滤袋，使滤袋急剧膨胀、震动变形而达到清灰目的。要求选用厚实、耐磨、抗张力强的滤料，优先考虑化纤针刺毡或压缩针刺毡。3.3.3 选取的滤料简介针刺毡是 20 世纪 70 年代研制的一种滤料。这种针刺毡是把梳理好的纤维絮棉铺在基布上，然后在针刺机上利用带倒刺的三棱针反复针刺，使纤维絮棉和基布牢固地结合在一起，制成素布，最后经热压成型和烧毛或树脂处理等一系列后整理工序，得到针刺毡成品。针刺毡与交织布相比，在整个布面上纤维分布更均匀，具有三维结构，孔隙率大，透气性能好，过滤效率高，表面光滑平整，易于清灰。我国于 20 世纪 70 年代也已研制成功并投入工业生产，现已有系列产品，可供设计选用，目前已在工业除尘上得到广泛应用。该滤料具有良好的耐高、低温性，可在小于 200的工况中连续运行；化学稳定性好，抗酸、碱性及耐大气氧化性突出；表面光滑，粉尘剥离率90%，实现表面过滤，易于清灰，使过滤始终在低阻力下运行；透气性和憎水性好；使用寿命长，正常工况可达 30000 小时以上。该覆膜滤料与预涂层技术结合，有效解决了烟气中絮状物糊袋的问题。3.4 脉冲袋式除尘器部件的设计和计算3.4.1 除尘效率除尘效率是除尘器平均效率的简称6，它系指含尘气流在通过除尘器时所捕集下来的粉尘量占进入除尘器粉尘量的百分数，即h = C1 - C2 100%C1= 10 - 0.1 100% 10= 99%式中： C1 除尘器进口含尘浓度；C2 除尘器出口含尘浓度。3.4.2 过滤速度袋式除尘器的过滤速度 Vf 是指被过滤气体流量(m3/min)和过滤织物面积(m2) 的比值。过滤速度是决定除尘器性能的一个重要参数，其大小直接影响到袋式除尘器的一次性投资、运行费用、除尘效率等。提高过滤速度可以减少过滤面积， 以较小的设备来处理同样流量的气体。但是，过滤速度太高会造成压力损失过大， 降低除尘效率，使滤袋堵塞以至快速损坏。过滤速度小可提高除尘效率，延长滤袋使用寿命，但会造成除尘器过于庞大，一次性投资加大。目前尚无可利用的理论计算公式计算过滤速度，主要靠经验确定。但就定性而言，它与粉尘性质、气体含尘浓度、滤袋材质和清灰方式等因素有关。一般若含尘浓度高、粉尘颗粒小， 过滤速度应取小值，反之则取高值。在面粉工业中，一般含尘浓度高、粉细，而且气体中含有一定的水分，过滤速度可用如下经验公式进行计算：Vf = 2.35 a b c d= 2.35 0.9 1.2 1.5 0.9 3.5m/min式中: a尘源系数，根据除尘器工作的生产的部位选择，a=0.80.9； b粉尘分散度系数，见表 3.1;c气体含尘浓度系数，一般取 1.01.8； d温度系数，0.91.0。表 3.1 粉尘分散度系数粉尘平均粒度/m10050010010503103系数 b1.21.11.00.90.83.4.3 总过滤面积的计算根据需过滤的气体流量和过滤速度即可确定除尘器的过滤面积，因为考虑到：1 漏风附加；2 清灰附加；3 维修附加7。所以给 Q 附加 20%。计算公式如下:Af =Q60V f= 5000 1.2 60 3.5= 28.57m2f式中： A 滤袋总过滤面积，m2； Q气体处理量，m3/h； Vf过滤风速，m/min。3.4.4 滤袋（1）滤袋的直径由滤布规格决定。滤袋直径一般为 100600mm，常用的是 200300mm。为便于清灰，滤袋可做成上口大下口小的形式。表 3.2 圆形滤袋规格mm别类直径 长度 L主要适用外滤式11512020002500脉冲喷吹袋式除尘器外滤式13014030007000脉冲喷吹袋式除尘器外滤式14015030009000脉冲喷吹袋式除尘器外滤式15016030009000脉冲喷吹袋式除尘器本设计中，取滤袋直径为 120mm。（2）滤袋的长度对除尘效率和压力损失无影响，一般取 25m。太短占地面积过大，过长则增加除尘器高度，检修不方便。本设计中取滤袋长为 2.2m。表 3.3 圆形滤袋的长度规格及极限偏差/mm过滤方式滤袋直径长度长度极限偏差外滤式1201301000900020（3） 滤袋的间距在计算脉冲袋式除尘器的外型尺寸时，需要考虑到滤袋之间的间距，具体尺寸见表表 3.4 圆形滤袋间距选择直径 d/mm150210230间距 c/mm180190250280280300一般来说，滤袋中心距 c 一般为 d+(4060)mm，所以本设计中滤袋中心距为180mm，滤袋间隙为 60mm。（4） 滤袋连结方式除尘器的滤袋、框架、文丘里喷嘴及花板的联接采用了弹簧涨圈式装置，安装和更换滤袋方便。花板与箱体的连接采用支撑方式，在箱体内部焊有支撑角钢， 使花板搭在角钢上，并用螺母加以固定8。在每个花板孔上方焊接 1 个套圈，套圈高度为 30mm 且与花板孔同心，将缝制于滤袋口的单层弹性胀圈紧贴套圈内壁安装，不但保证了滤袋的安装高度平整、密封，而且使滤袋的安装、拆卸更为简捷。（5） 滤袋的排列图 3.2 滤袋排列形式滤袋的排列，滤袋的排列有三角形排列和正方形排列。三角形排列占地面积小，但检修不方便，不利于空气流通，不常采用。正方形排列无上述弊端，较常采用。为了便于安装和检修，当滤袋较多时，可将滤袋分成若干组，最多可由 6 列组成一组。每组之间留有 400mm 宽的检修人行道，边排滤袋和壳体距离也留有 400600mm 宽的检修人行道。（6） 滤袋配件脉冲喷吹清灰的滤袋笼骨架采用 612 根的直径 3mm，10钢丝焊成，骨架长度一般为 2m6m，圆形间距为 210mm700mm，表面应光滑无毛刺。本设计中取袋笼骨架为 8 根，钢丝直径为 3mm，长度为 2.2m。3.4.5 脉冲袋式除尘器总体尺寸的确定（1） 壳体本设计中的脉冲袋式除尘器共有 36 个滤袋，采用不分室结构，滤袋成呈方形排列，按 6 列布置，每列 6 个滤袋，滤袋间隙为 60mm，四周滤袋与箱体内壁距离为 400mm。因为 6 排 6 列，所以长等于宽。L = d 6 + c 5 + a 2= 120 6 + 60 5 + 400 2= 1820mm取除尘器的壳体钢板厚度为 6mm，所以总长，宽为 1832mm。式中：a最外层滤袋距箱体内壁的距离，一般取400mm； d除尘器滤袋的直径，mm；c两排滤袋的间距，mm。（2） 灰斗灰斗采用锥形。灰斗板壁与水平面夹角为 6070，目的是为了防止粉尘堆积。本设计灰斗板壁与水平面夹角为取 63。H = L sin63= 1.83 sin631.7m式中：H灰斗高度，m；L箱体宽度，m。灰斗内设有阻流板以防含尘气流绕过滤袋直达出气口排出而降低收尘效率。为防止壳体侧向变形，承受侧向风载，增加壳体横向强度，在立柱处安装有 X 字形支撑。脉冲袋式除尘器的下部排灰选用螺旋输灰机。脉冲袋式除尘器本体由底梁下的固定支座支撑。脉冲袋式除尘器全部采用钢结构外壳。壳体基本可分为：框式构架、花板、顶梁、立柱、底梁、内部支撑网架、顶盖板、进出气口、下灰斗等，其相互连接形成一个完整的外壳，承受全部构件物的重量及外部附加载荷。3.4.6 脉冲喷吹清灰系统设计含尘气体通过滤袋时，粉尘阻留在滤袋外表面，净化后的气体经文丘里管从上部排出。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹管上设有与每个滤袋相对应的喷嘴， 喷吹管前端装设脉冲阀，通过程序控制机构控制脉冲阀的启闭9。脉冲阀开启时， 压缩空气从喷嘴高速射出，带着比自身体积大 57 倍的诱导空气一起经文丘里管进入滤袋。滤袋急剧膨胀引起冲击振动，使附在滤袋外的粉尘脱落。当阻力达到11.5 kPa 时清灰为宜。脉冲喷吹清灰的优点是清灰过程不中断滤料工作，能实现粘附性强的粉尘脱落，清灰时间间隔短，可选用较高的过滤速度。缺点是脉冲喷吹需要有压缩空气源。脉冲喷吹清灰的设计参数有：喷吹压力、喷吹间隔、喷吹时间、压缩空气耗量。（1） 喷吹压力图 3.3 脉冲喷吹清灰示意图喷吹压力是指脉冲喷吹的压缩空气压力。喷吹压力越大，诱导的二次气流越多，形成的反吹气速越大，清灰效果越好，袋滤器压降下降越明显。图 3.4 为对由 QMF- 100 型脉冲阀组成的喷吹系统的测定结果。由图 3.4 可见，在袋式除尘器压降限定后，喷吹压力越高，处理能力越大。在喷吹间隔及喷吹时间不变的情况下，喷吹压力增加，允许入口含尘浓度可以相应提高。但喷吹压力过高，也会出现过度清灰现象，反而影响净化效率，即袋式除尘器出现瞬间“冒灰”现象，同时耗气量增加，浪费能源。由此可见，喷吹压力过低或过高都会影响过滤效果。试验表明，压缩空气的压力相当大的一部分消耗在克服喷吹系统本身的阻力上， 其数值可达 0.2MPa 以上，其中脉冲阀的阻力占很大部分。近年来出现几种低阻脉冲阀，如直通脉冲阀和双膜片低压脉冲阀等，由于其内阻降低很多，也使喷吹压力相应降低，即低压喷吹系统。喷吹压力最低可达 0.20.3MPa。此外，加大气包及喷吹管直径，以喷嘴代替喷孔等均可降低喷吹压力。喷吹压力除了考虑脉冲阀阻力外，还应考虑滤袋长度，短滤袋采用低的喷吹压力，长滤袋喷吹压力要相应增大。对于滤袋长为 2000 mm、低压直通脉冲阀，喷吹压力 0.450.55MPa。因此在本设计中喷吹压力取 0.5MPa。22注: 1mmH O=9.81Pa1kg/cm2=104mmH O（2） 喷吹间隔图 3.4 脉冲袋式除尘器压降和滤速的关系喷吹间隔的长短直接影响到除尘器的压降。对采用定时控制的脉冲袋式除尘器，喷吹间隔由脉冲控制仪设定，定时喷吹( 开环控制) 。通过调整脉冲间隔， 可使除尘器压降基本保持稳定状态下运行。在不影响正常运行的条件下，应尽量延长脉冲间隔，这样可以减少压缩空气耗量，还可以减少脉冲阀膜片及滤袋的损坏，延长使用寿命。延长喷吹间隔，喷吹系统耗电能虽然少了，但由于除尘器压降增加过多，会增加引风机的耗电能。（3） 喷吹时间喷吹时间(又称脉冲宽度)即脉冲阀开启喷吹的时间。一般喷吹时间越长，喷入滤袋内的压缩空气量也越多，清灰效果好。但喷吹时间增加到一定值后，对清灰效果的影响并不明显。图 3.5 为 QMF- 100 型脉冲阀在过滤速度和入口含尘浓度一定时，不同喷吹压力下，喷吹时间和除尘器压降的关系。由图 3.5 可见，开始， 随喷吹时间的增加，除尘器压降下降很快，而喷吹时间达到一定值时，压降下降很少，但压缩空气量却成倍增加。因此想通过调节喷吹时间来降低除尘器的压降是有限的，一般喷吹时间在 0.10.2 s，通常取 0.15 s。本设计喷吹时间取 0.15s。221mmH O=9.81Pa1kg/cm2=104mmH O（4） 压缩空气耗量图 3.5 喷吹时间与压降的关系压缩空气耗量主要取决于喷吹压力、喷吹周期、喷吹时间、脉冲阀型式和口径以及滤袋数等因素。图 3.6 为 QMF- 100 型脉冲阀在过滤风速一定而喷吹压力不同时，喷吹时间与耗气量的关系。除尘器的总耗气量 Q 可按下式计算:Q = a n q T=1.2 36 0.011.5= 0.288 m3/min式中：Q每除尘一次耗气量，m3/min； a附加系数( 包括管道漏气) 取 1.2； n脉冲阀数量，个； q每个脉冲阀喷吹一次耗气量 m3，取 0.01m3； T脉冲周期，min，取 1.5min。如对于 QMF- 100 型脉冲阀，当喷吹压力为 0.50.7 MPa，喷吹时间为 0.10.2 s 时，每个脉冲阀喷吹一次的耗气量 0.010.034 m3；当喷吹压力为 0.40.57MPa， 喷吹时间为 0.20.3 s 时，每个脉冲阀喷吹一次的耗气量 0.0250.036 m3。1kg/cm2=9.81104Pa图 3.6 喷吹时间与耗气量的关系压缩空气是脉冲阀喷吹的气源，要求不含油、水，因此在气包的进气口必须安装标准油污过滤三联件，二级过滤网孔径在 5m 以下。三联件上带有压力表， 否则必须在气包上独立安装压力表，以便调节和观察清灰压力。（5） 气包目前国内尚没有脉冲清灰气包的技术标准，但设计圆形或方形截面气包时必须考虑安全和质量要求，可参照中国行业标准“脉冲喷吹类袋式除尘器分气箱” 进行设计制造。气包必须有足够容量，满足喷吹气量。建议在脉冲喷吹后气包内压降不超过原来储存压力的 70%。气包的进气管口径尽量选大，满足补气速度。对大容量的气包可设计多个进气管路，也可用管道把多个气包连接成为一个贮气回路，增加储气容积。阀门安装在气包的上部或侧面，避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷吹进滤袋。针对苏州工业园区协昌环保科技有限公司的实验结果，得出表 3.5。几种与脉冲阀配套的气包最小容积和气包直径。表 3.5 喷吹脉冲袋式除尘器气包最小容积脉冲阀型号脉冲数气包参考直径气包参考最小容积（升）DCF-2L-B4146*4.5 无缝管9.6DCF-Z-204146*4.5 无缝管9.6DCF-Z-25A/DCF-Y-254219*6 无缝钢管22.8DCF-Z-40S/DCF-Y-40S4273*6.5 无缝管37DCF-Z-50S/DCF-Y-50S4273*6.5 无缝管52因为本设计喷吹压力取 0.5MPa，查得 DCF-2L-B 的工作压力在 0.4-0.6MPa 之间，所以满足要求。由结论可知与 DCF-2L-B 脉冲阀配套的气包最小容积为 9.6。考虑到以上结论是针对 4 个脉冲阀进行的实验，而本设计是采用 6 个脉冲阀再有考虑到安全因素，因此本设计运用直径为219*6 无缝钢管，容积为 22.8（升） 的圆形气包。（6） 喷吹管根据滤袋数量确定喷吹管长度。喷吹管的壁厚应根据其长度和材质(硬度) 确定，保证不会由于自重而弯曲变形。高效率清灰系统必须在喷吹管上安装超音速引流喷嘴，防止喷吹气流的偏中心现象发生。为了保证脉冲气流量在进入第一个滤袋和最后一个滤袋的差别在 10% 以内，同一条喷吹管上的孔径可能会不同，一般是远离气包的喷吹孔比靠近气包的喷吹孔每项小 0.15mm 1mm。喷吹孔直径将是确定脉冲喷吹系统的清灰压力和气流量的最主要参数，喷吹孔径的大小和分布取决于所选择的脉冲阀。因此本设计选用直径为 48mm 的铜管做为喷吹管。（7） 脉冲阀本设计选用 DCF-2L-B 型电磁脉冲阀为直角型阀，其特点是气腔容积大，喷吹量大，安装更灵活，能提供符合要求的安装方式。 它适用于储气筒与除尘器喷吹管的安装连接，气流畅通，能提供符合要求的清灰气脉冲，被广泛应用于袋式除尘器的配套使用。下图 3.7 为 DCF-2L-B 型电磁脉冲阀的外观图。（8） 卸灰阀图 3.7DCF-2L-B 型电磁脉冲阀的外观图卸灰阀内部有多个叶片的转子，上部料仓的物料靠自重落下填充在叶片间的空隙中，物料随转子的旋转在下部料口卸出。因转子叶片间的空间是均匀一致的， 转子转速既可以是恒速的，也可以是变速的，所以旋转下料阀被广泛的应用在环保、冶金、化工、粮食、水泥、筑路、等行业的粉状、颗粒状物料的卸料、供料和计量、配料的场合。根据面粉粉尘密度 520g/L（考虑到收集的粉尘密度小于面粉粉尘密度，因此在计算过程中密度取 400 g/L）、含尘浓度 200g/m3、处理量 6000m3/h。可以求得卸灰阀的处理量为 50L/min。根据下表选型：图 3.8 卸灰阀尺寸图表 3.6 YJD-HX 型卸灰阀主要技术参数型号效率L/r电机型号功率转速安装连接尺寸（kW）r/minA1B1C1HL孔直径2 型2Y801-4/0.55242402402201501502408508-114 型4Y801-4/0.55242702702301801802809008-116 型6Y801-4/0.55242902902502002003009308-118 型8Y802-4/0.75243103102702202203209508-1110 型10Y90S-4/1.12433033029024024034010008-1312 型12Y90S-4/1.12435035031026026036010308-1714 型14Y90S-4/1.12437037033028028038010508-1716 型16Y90S-4/1.12440040035030030040010808-1718 型18Y90L-4/1.52442042037032032042011008-1720 型20Y90L-4/1.52444044039034034044011508-17本设计选用的卸灰阀型号是 YJD-HX 型系列的 YJD-HX2 型卸灰阀。3.4.7 三维实体模型Unigraphics(简称 UG)软件起源于美国麦道飞机公司，后于 1991 年 11 月并入世界上最大的软件公司EDS 公司。它提供了一个基于过程的产品设计环境， 涵盖了设计、分析、加工和管理等各个领域，使产品的开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，是集 CADCAECAM 一体化的三维参数化的集成软件。UG 软件具有强大的曲线设计、实体造型、曲面设计、虚拟装配和生成工程图等功能。目前 UG 已在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。本设计的脉冲喷吹袋式除尘器三维实体模型就是应用 UG 软件绘制的。如下图 3.8 所示。图 3.9脉冲喷吹袋式除尘器三维实体模型第四章主要辅助系统的设计选用4.1 除尘管道设计4.1.1 管道内气速确定管道内的气速应合理地确定10。气速太小，气体中的粉尘易沉积，严重的会破坏除尘系统的正常运转；气速太大，压力损失会成平方增长，粉尘对管壁的磨损加剧，使管道的使用寿命缩短。垂直管道内的气速，应大于抽气口的气速。水平和倾斜管道内的气速应大于最大尘粒的悬浮速度。在工业生产中，进气口处各截面的气速是不等的，气体在管道内分布也是不均匀的，并且存在着涡流现象， 同时，还应能够吹走风机前次停转时沉积于管道内的粉尘。因此，一般实际采用的气速比理论计算的气速大 24 倍。除尘器后的排气管道内气速一般取 8 12m/s。除尘管道内的气速可参考表 4.1，查得面粉厂主要成份为谷物类粉尘，故取管道内最低空气流速 vg 为 12m/s。表 4.1 除尘风道内最低空气流速/（m/s）粉尘种类垂直管水平管粉尘种类垂直管水平管粉状的粘土和沙1113铁和钢（屑）1923耐火1417灰土、沙尘1618重矿物灰尘1416锯屑、刨屑1214轻矿物灰尘1214大块干木屑1416干型砂1113干微尘810煤炭1012染料灰尘14161618湿土（2%以下）1518大块湿木屑1820铁和钢1315谷物灰尘1012棉絮810麻812水泥灰尘81218224.1.2 管道直径计算对于圆形管道的气体流量计算式为：Q = 3600 p D2