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                      除尘器

                      脉冲阀喷吹量对滤筒除尘器清灰性能的影响

                      作者:郑州快三投注环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-01-07 16:34:22

                      摘要:利用脉冲喷吹实验台对19mm和25mm(即3/4英寸和1英寸)两种口径规格的直角脉冲阀,分别改变喷吹压力和脉冲宽度,对比分析了一次喷吹量的变化及其对滤筒侧壁正压力峰值的影响。结果表明,喷吹压力越大,一次喷吹量越大;脉冲宽度对脉冲阀一次喷吹量有一定影响,喷吹压力大时影响小,喷吹压力小时影响大;喷吹压力相同时,25mm脉冲阀的一次喷吹量较大;喷吹量相同时,采用小喷吹压力的25mm脉冲阀,滤筒侧壁正压力峰值较小,但比19mm脉冲阀在采用同样喷吹压力时的滤筒侧壁正压力峰值大。

                      关键词:脉冲阀;一次喷吹量;滤筒除尘器;喷吹压力;脉冲宽度;正压力峰值

                      0 引言

                      脉冲喷吹滤筒除尘器的清灰效果直接影响其除尘效率和运行阻力。目前,国内外对清灰性能的试验研究主要是在不同压力、不同喷吹结构、不同喷吹参数下通过测取滤筒侧壁压力峰值来研究脉冲喷吹性能,但未见对不同压力下、相同喷吹量或相同能耗的情况进行清灰性能的研究。

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                      Chuen-Jinn Tsai等人采用实验测试和数值模拟的方法,研究了储气罐体积和压力、喷吹管直径、喷吹孔大小和个数、喷吹距离、脉冲宽度等参数对脉冲袋式除尘器清灰性能的影响。杨复沫通过实验手段初步验证了可用滤袋在脉冲喷吹时获得的最大反向加速度来评价清灰能力。蒋存刚等人提出清灰效果与脉冲喷吹压力、喷吹时间、气包体积、喷嘴与滤袋及进口断面间距有关。孙晓茗等人搭建了1∶1的脉冲袋式除尘器清灰性能研究冷态实验台进行实验,结果显示,改变设计和运行参数对清灰效果影响很大;合理选用脉冲阀,增大喷吹压力,改变喷嘴直径是最直接有效的方法。Humphries等人通过推导得出,当选定滤料且过滤处于平衡状态后,影响清灰效果的主要因素为正压力峰值和峰值到达时间,滤料所受压力越大,受力时间越短,粉尘分离力就越大,清灰效果越好。田玮、杨迪、林莉君等人利用脉冲喷吹实验,分析了喷吹结构、喷吹压力、脉冲宽度、喷吹距离等参数对滤筒侧壁压力峰值及峰值到达时间的影响程度,进而分析了其对清灰性能的影响。

                      本实验采用19mm(3/4英寸)和25mm(1英寸)两种口径的直角脉冲阀,分别在脉宽不变、压力改变和压力不变、改变脉宽的条件下对两脉冲阀的喷吹量及该条件下滤筒除尘器的清灰性能进行对比研究。同时通过调整喷吹参数,使两脉冲阀的一次喷吹量相同,对喷吹系统的清灰性能进行对比研究。

                      1 实验装置及原理

                      1.1 实验装置

                      实验装置:敞开式XC-1472P型聚酯滤筒除尘器,外径147mm,内径128mm,长度1000mm,滤料折数45,过滤面积2.3m2;DCF-L-B和DMF-ZM-25直角型电磁脉冲阀,口径分别为19mm和25mm;气包,容积为26.8L;脉冲宽度在0.01~0.12s之间可调的SXC-8A1型脉冲控制仪;UDI8A-7型螺杆式空气压缩机,压缩空气最高压力可达0.68MPa;DBR-4000减压阀、安全阀等。

                      实验测试仪器:Y-YD-7044型传感器、QSY-1型电荷放大器、USB-8512E型便携式数据采集仪、0.25级YB-150A型精密压力表(安装于气包)等。

                      测点布置:压电式传感器分别布置于滤筒的上、中、下三个位置,测点与滤筒口的距离(以下简称测点距离)分别为100,500,900mm。测点在滤筒正面,正对实验者。

                      其他:橡皮软管、管箍、手套、钳工工具箱、清洁用品等。

                      1.2 实验原理及测试方法

                      根据文献的理论开展实验研究,通过测定实验条件下滤筒侧壁各测点正压力峰值及峰值到达时间这两个指标来进行结果分析。为了避免因粉尘物理和化学性质的不同及滤袋容尘量的差异等对测试的影响,脉冲喷吹实验在无粉尘的情况下进行。

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                      本实验采用无喷嘴、无文丘里管的喷吹组合,喷吹距离180mm、喷吹管径Φ25mm、喷吹孔径Φ9mm(只开设1个喷吹孔),滤筒固定放在脉冲喷吹实验台上花板的第2个孔。以脉冲喷吹实验台(见图1)为对象,通过测量滤筒上3个测点在改变脉冲阀型号、改变脉宽、改变喷吹压力等不同喷吹条件下的正压力峰值及峰值到达时间来研究脉冲阀喷吹量对滤筒清灰性能的影响。实验具体操作过程见文献。

                      脉冲阀一次喷吹量计算公式:

                      Qp=p0V/pa[1-p1/p0]1/K    (1)

                      式中,Qp为电脉冲时间t内脉冲阀每阀次喷吹气量,m3/次;p0为喷吹前气包内的绝对压力,MPa;V为气包容积,m3;pa为当地的标准大气压力,MPa,绵阳为0.10325MPa;p1为喷吹后气包内的绝对压力,MPa;K为空气绝热指数,取1.4。

                      2 改变喷吹压力对脉冲阀一次喷吹量的影响及此条件下一次喷吹量对清灰性能的影响

                      2.1 改变喷吹压力对脉冲阀一次喷吹量的影响

                      采用脉冲控制仪生产厂家建议的脉冲宽度0.08s,喷吹压力分别为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6MPa时,两脉冲阀的一次喷吹量见图2。

                      由图2知,随喷吹压力的增加,脉冲阀一次喷吹量也逐渐增加,两阀喷吹量的增率相近;在相同压力下,25mm阀的一次喷吹量比19mm阀的大。这是因为喷吹压力增加,气流速度随之增加,在相同脉宽下,气流速度越大,脉冲阀的流通气量自然就越大;而25mm阀的流通口径比19mm阀的大,喷吹压力相同时,前者能容许更多的高速气流通过,故而25mm阀的一次喷吹量比19mm阀的大。

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                      实验参照某公司的工程技术,1个喷吹管只开设1个喷吹孔,所以一次喷吹量比较大。实际工程应用中,由于滤筒易抖动性比滤袋差,粉尘粒度小、浓度高时,需要更大的喷吹量以达到清灰要求。

                      2.2 改变喷吹压力条件下一次喷吹量对滤筒侧壁正压力峰值及其到达时间的影响

                      图3,4分别显示了改变喷吹压力条件下一次喷吹量对滤筒侧壁正压力峰值及其到达时间的影响。

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                      由图3可知,滤筒侧壁各测点正压力峰值随着脉冲阀一次喷吹量的增大而逐渐增大。这是因为脉冲阀一次喷吹量增大,使得气流引射作用增大,因而获得的总喷吹气量就增大,能量也增大,作用在滤筒侧壁上的压力自然就增大。同时,由图3还可看出,脉冲阀一次喷吹量越大,侧壁各测点的正压力峰值增大的速度越快,这是因为脉冲阀一次喷吹量越大,获得的总喷吹气量越大,气流引射速度也越快,能量传递加快,作用力变化就加快,自然滤筒侧壁各测点的正压力峰值增大的速度就越快。另外,两脉冲阀在相同喷吹压力下分别喷吹,获得的一次喷吹量的差异造成了滤筒侧壁正压力峰值也存在差异,在滤筒侧壁中、下部(500mm和900mm测点处),25mm阀的正压力峰值大于19mm阀的峰值,而上部(100mm测点处)25mm阀的正压力峰值却小于19mm阀的峰值。这是因为25mm阀的一次喷吹量比19mm阀的大,喷吹压力相同时,喷吹气量越大引射气量就越大,即总喷吹气量越大,从而进入滤筒的气量就越大,25mm阀的总喷吹气量比19mm阀的大,导致其气流速度也比19mm阀的大,压缩气流经过滤筒上部,再冲入中、下部的速度比19mm阀快,使得在滤筒上部气流停留的时间比19mm阀的短,气流能量作用时间相对短,作用效果相对小,并且25mm阀喷吹气流的动压转化为静压的值也因此比19mm阀小,从而造成了25mm阀的滤筒侧壁上部正压力峰值比19mm阀的小;同时,根据能量守恒原理,25mm阀喷吹时,分布在滤筒上部的能量比19mm阀的小,再加上25mm阀喷吹的总气量本身就比19mm阀的大,总能量自然就比19mm阀的大,这样就使得25mm阀喷吹时的滤筒侧壁中、下部正压力峰值大于19mm阀的。另外,气包上的压力表读数只是脉冲阀喷吹瞬间的气包压降,相对25mm阀的一次喷吹量来说,喷吹管上Φ9mm的喷吹孔,不利于气流充分顺畅地进入滤筒,进而限制引射气量的增加,从而导致25mm阀的滤筒侧壁正压力峰值增量不大。这正好解释了图3所示的结果:25mm阀的滤筒侧壁正压力峰值比19mm阀大得不多,而一次喷吹量却比19mm阀大得较多。

                      由图4可知,脉冲阀一次喷吹量越大,滤筒侧壁各测点到达正压力峰值的时间越短,且测点距滤筒口越远,峰值到达时间变短的趋势越明显。造成这一现象的原因与造成图3现象的原因是一样的,都是由于脉冲阀一次喷吹量越大,总喷吹气量越大,气流引射速度越快,能量传递越快。同时,相同喷吹压力下脉冲阀一次喷吹量的差异,使得25mm阀的峰值到达时间比19mm阀的短,这是因为前者的总喷吹量比后者大,气流速度更快,动压与静压之间的转化更快,使得气流在滤筒内膨胀更迅速,从而缩短了滤筒侧壁正压力峰值的到达时间。

                      3 改变脉冲宽度对脉冲阀一次喷吹量的影响及此条件下一次喷吹量对清灰性能的影响

                      分别计算出喷吹压力为0.2,0.3,0.4,0.5,0.6MPa时,19mm阀和25mm阀各自对应的一次喷吹量,确定与19mm阀在喷吹压力为0.5MPa和0.6MPa时对应的喷吹量相同的25mm阀可取的喷吹压力范围,根据计算结果,确定相应的可取喷吹压力范围分别为0.3~0.4MPa,0.4~0.5MPa。在此范围内,酌情改变25mm阀的喷吹压力,重复喷吹,测取压降数据,根据式(1)计算出脉冲阀相应的一次喷吹量,直至调整所得的喷吹压力使得25mm阀的一次喷吹量与19mm阀相同。即得0.08s脉冲宽度时,使得两脉冲阀一次喷吹量相同的相应喷吹压力,进而开展下一步实验。经计算调试知,脉冲宽度为0.08s时,25mm阀在喷吹压力0.325MPa和0.43MPa时与19mm阀在喷吹压力0.5MPa和0.6MPa时的喷吹量分别对应近似相等,见表1。

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                      3.1 改变脉冲宽度对脉冲阀一次喷吹量的影响

                      在使两脉冲阀喷吹量相同的两组喷吹压力下,分别测试脉冲宽度为0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12s时,两脉冲阀的一次喷吹量见图5。

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                      从图5可以看出,19mm阀的一次喷吹量随脉冲宽度的增大而缓慢增大,到0.08s脉宽时出现最大一次喷吹量,之后呈缓慢下降趋势,一次喷吹量总体变化不大。这是因为脉冲阀的一次喷吹量与阀的开关灵敏度、膜片开启度、阀体阻力、流通系数(KV,CV)等有关。对于同一个阀,在气包容积、气源压力都一定的情况下,其开关灵敏度、膜片开启度、阀体阻力等本身性能都是一定的,而流通系数会由于脉冲宽度的变化而不同;同时,19mm阀采用的喷吹压力较高,气流速度快,对气流流通时间较短,从而导致阀的一次喷吹量随着脉冲宽度的不同而变化,但变化又不大。25mm阀的一次喷吹量随着脉宽的增加呈明显增加趋势,从0.02s到0.12s脉冲阀一次喷吹量一直在增加,总体变化较大。这是因为25mm阀采用的喷吹压力相对低些,气流速度相对慢些,因此对电脉冲时间(电脉冲阀输入电信号的时间,即脉冲宽度)的要求大些。在脉冲宽度比较小的情况下,气流流通时间短,气流来不及大量喷出,同时喷吹压力低、脉冲宽度小,阀体膜片开启度受影响,从而使得喷吹量较低。随着脉冲宽度的增加,膜片完全开启,气流流通时间充足,喷吹量便随之上升。所以一次喷吹量随脉冲宽度增加而增加,且增率较大。

                      3.2 改变脉冲宽度条件下一次喷吹量对滤筒侧壁正压力峰值的影响

                      图6显示了改变脉冲宽度条件下一次喷吹量对滤筒侧壁各测点正压力峰值的影响。从图6可以看出,在本实验条件下,19mm阀和25mm阀在改变脉冲宽度喷吹时,在0.08s脉冲宽度下(对应的一次喷吹量见表1)的滤筒侧壁各测点正压力峰值最大,但总体变化细微,正压力峰值受影响不大。对于19mm阀,在改变脉冲宽度喷吹时,获得的一次喷吹量的不同造成了滤筒侧壁正压力峰值的差异。而对于25mm阀,滤筒侧壁正压力峰值的增率与阀体一次喷吹量的增率有差异,造成这个现象的主要原因是,阀体一次喷吹量是通过读取每次喷吹时气包压力表反应的气包内部瞬间压降来计算得出的,不能完全作为后部喷吹管内气流压力的参考。与2.2节的现象相同,喷吹管上Φ9mm的喷吹孔,对于25mm阀如此大的一次喷吹量来说,孔径小了,布孔数量也少了,这些都不同程度地影响了喷射气流顺畅且大量的通过,使喷吹管内出现气流壅塞,气流不能完全喷出孔口,进而影响引射气量的增加,所以一次喷吹量增大,正压力峰值反而上不去,甚至比19mm阀的峰值还要小;同时,如此大量的压缩气流瞬间涌出,后续气流补给不上,也是造成正压力峰值上不去的原因之一。

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                      4 一次喷吹量相同时两阀清灰性能的对比

                      图7,8分别显示了两脉冲阀一次喷吹量相同时滤筒侧壁各测点正压力峰值及其到达时间的对比。从图7,8可以看出,喷吹量相同时,25mm阀喷吹时滤筒侧壁各测点正压力峰值比19mm阀的小;上、中部的正压力峰值到达时间,25mm阀比19mm阀短,但下部的到达时间前者比后者长。这是因为19mm阀采用的喷吹压力比25mm阀的大,虽然两阀的一次喷吹量相同,但压力高势必在喷吹孔出口处产生更大的气流速度,动压相应增大,从而诱导更多气流进入滤筒,使滤筒侧壁的正压力峰值增大。25mm阀的喷吹压力比19mm阀的小,气流速度较低,使得在滤筒上、中部气流“停留时间”比19mm阀的长,动压转化为静压的时间比19mm阀充足,而气流到达滤筒下部的时间比19mm阀长。

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                      5 结论

                      5.1 对同一脉冲阀,在其他参数相同时,喷吹压力越大,阀的一次喷吹量就越大;脉冲宽度变化对其一次喷吹量有一定影响,喷吹压力大时受影响小,喷吹压力小时受影响较大。原因是脉冲阀在不同喷吹压力下对气流流通时间的要求不同,脉冲宽度在很大程度上决定了气流流通时间,喷吹压力大时气流速度快,需要的脉冲宽度相对较小,而喷吹压力小时气流速度慢,需要的脉冲宽度相对较大;同时,喷吹压力对膜片开启度也有一定影响。

                      5.2 对同一类型的脉冲阀,喷吹压力相同时,阀体口径越大一次喷吹量越大;大口径阀与小口径阀相比,在喷吹量相同时,采用小喷吹压力的大口径阀的滤筒侧壁正压力峰值较小,但这个峰值仍比采用相同喷吹压力的小口径阀喷吹时获得的正压力峰值要大,因为在相同喷吹压力下,大口径阀的喷吹量比小口径阀的喷吹量大。

                      5.3 本实验还有待改进,进行深入研究。从理论上讲,喷吹量相同时,喷吹压力越低能耗越低。下一步要做的工作就是在相同能耗条件下,对两脉冲阀喷吹的清灰性能差异进行研究,为提高除尘器清灰性能、降低能耗提供实验指导。

                      有关更多脉冲阀喷吹量对滤筒除尘器清灰性能的影响研究,请联系郑州快三投注环保的工程师13322814846。