1、前言

冶金(jin)(jin)爐(lu)窯煙(yan)(yan)塵(chen)是一個(ge)重要(yao)的(de)大氣(qi)污染源(yuan)，袋式除(chu)(chu)塵(chen)器是冶金(jin)(jin)爐(lu)窯煙(yan)(yan)氣(qi)凈化(hua)中(zhong)大量應用(yong)的(de)設(she)備。對于冶金(jin)(jin)爐(lu)窯煙(yan)(yan)塵(chen)治理技術(shu)，我國已(yi)探索多(duo)年，取得長足進步。但(dan)仍有(you)許多(duo)爐(lu)窯除(chu)(chu)塵(chen)系(xi)(xi)統效果欠佳。主要(yao)表現在(zai)煙(yan)(yan)氣(qi)處理量遠遠低于設(she)計值，煙(yan)(yan)塵(chen)不(bu)能(neng)排除(chu)(chu)，爐(lu)前操作(zuo)(zuo)環境惡劣，有(you)的(de)除(chu)(chu)塵(chen)系(xi)(xi)統幾乎(hu)不(bu)起作(zuo)(zuo)用(yong)。其原(yuan)因(yin)，主要(yao)不(bu)在(zai)于煙(yan)(yan)塵(chen)捕集裝置，而(er)多(duo)由于所用(yong)袋式除(chu)(chu)塵(chen)器的(de)性能(neng)不(bu)適應爐(lu)窯煙(yan)(yan)塵(chen)的(de)特性。

2、清(qing)灰方(fang)式的確定(ding)

(1)袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)器的(de)性能主要表現在過濾和清(qing)灰(hui)兩方面。以袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)技(ji)術現有水(shui)平(ping)，使過濾效(xiao)果達(da)到(dao)和優于環保標準不是(shi)難事，而將袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)設備的(de)阻(zu)力(li)控制在預(yu)定限度(du)內(nei)，則相對(dui)較(jiao)難。縱觀(guan)袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)系(xi)(xi)統出現的(de)運行(xing)效(xiao)果差的(de)問題，絕大多數都與(yu)清(qing)灰(hui)效(xiao)果不好(hao)導致阻(zu)力(li)上(shang)升有關，故“清(qing)灰(hui)”是(shi)關系(xi)(xi)到(dao)袋式(shi)除(chu)(chu)塵(chen)系(xi)(xi)統成敗的(de)決定性因素。

(2)冶(ye)金爐(lu)(lu)窯煙(yan)塵(chen)多由(you)化學途(tu)徑產生(sheng)。煙(yan)塵(chen)顆粒(li)微細、粘性強，從(cong)而給袋(dai)式除塵(chen)器的清灰帶來困(kun)難。同時，爐(lu)(lu)窯煙(yan)塵(chen)形成(cheng)的粉塵(chen)層質地細密(mi)，在容(rong)塵(chen)量相同時，其設(she)備阻力將顯著高于(yu)處理其它(ta)粉塵(chen)。以煉鋼電弧爐(lu)(lu)為例，粉塵(chen)顆粒(li)絕(jue)大(da)部分都在10um以下。在吹氧期，小(xiao)于(yu)5um的塵(chen)粒(li)幾乎占100％(表1)。它(ta)屬(shu)于(yu)強粘性粉塵(chen)，以拉伸斷(duan)(duan)裂法測定的拉斷(duan)(duan)應力>600Pa。其清灰的困(kun)難程度很高。

(3)近20年中，我(wo)國(guo)爐窯煙塵治(zhi)理采用(yong)反吹風袋式除塵器居多。較普通(tong)的情況是(shi)設備(bei)阻力居高不下，低者約(yue)3000Pa，高者達4000～5000Pa。這種應用(yong)失(shi)敗的例(li)子在中、小煉鋼電(dian)爐和新建的100～150t超高功率電(dian)爐工(gong)程中都(dou)屢見不鮮，在出鐵場、轉爐二次煙塵等治(zhi)理系統也很普通(tong)。一些用(yong)戶為了勉(mian)強(qiang)維持運行，不得(de)不定期派人敲擊濾袋，以改(gai)善清(qing)灰(hui)效果。

上述情況的出現同反吹清灰的特點有關。大量研究證明，積附于濾袋表面的粉塵層不是被反向氣流“吹”掉的。要吹掉濾袋上的粉塵層，反向氣流的速度必須達到16m/s以上，而包括脈沖噴吹在內的所有清灰方式都遠遠做不到這點。決定濾袋清灰效果的主要因素是清灰時濾袋所獲得的壓力峰值、壓力上升速度，以及袋壁獲得的反向加速度。反吹氣流穿過除塵濾袋壁時的(de)速度(du)只有(you)0.5～1.0m/min，不可能將粉塵(chen)層“吹(chui)”掉。另一(yi)(yi)方(fang)面(mian)，反吹(chui)氣(qi)流在濾(lv)袋(dai)內產生的(de)壓力峰值很(hen)(hen)低，壓力上升速度(du)很(hen)(hen)小(xiao)，更(geng)不能令袋(dai)壁獲得(de)有(you)效(xiao)的(de)反向(xiang)加速度(du)。反吹(chui)清灰方(fang)式主要(yao)靠(kao)濾(lv)袋(dai)變形對粉塵(chen)的(de)擠壓作用，這一(yi)(yi)清灰方(fang)式只能產生微弱(ruo)的(de)清灰強度(du)。這一(yi)(yi)認識在稍(shao)后(hou)進行的(de)菱形袋(dai)式除塵(chen)器(qi)清灰性能試驗中得(de)到證實。

試驗在(zai)反吹風(feng)速(su)2.0m/min(4倍于(yu)實(shi)際應用的(de)(de)反吹風(feng)速(su))條件下進行。濾袋各點的(de)(de)壓力(li)(li)峰值為55Pa，壓力(li)(li)上升速(su)度0.86Pa/ms。而對于(yu)清灰(hui)起重要作用的(de)(de)反向加速(su)度則為零(ling)。

由于除塵布袋形狀的(de)(de)原(yuan)因，菱形扁袋(dai)的(de)(de)清灰強(qiang)度(du)低于圓(yuan)袋(dai)。但據資料報導，反吹清灰獲得的(de)(de)反向加(jia)速(su)度(du)不超(chao)過3～5g(g=0.81ms2)。這樣弱的(de)(de)清灰強(qiang)度(du)，顯然難以去掉(diao)具(ju)有強(qiang)粘性爐窯煙塵(chen)，其阻力過高(gao)的(de)(de)原(yuan)因也就不難理(li)解。

(4)對于冶金(jin)爐窯的(de)煙(yan)塵治(zhi)理(li)(li)，脈沖噴吹(chui)清灰是合理(li)(li)的(de)選擇(ze)。

脈沖噴吹用壓(ya)縮空(kong)氣(qi)作氣(qi)源(yuan)，以瞬間釋放的(de)方式在濾袋內產生很高的(de)壓(ya)力峰值和壓(ya)力上升速度，從而使袋壁獲(huo)得很大的(de)反向加速度。

在噴吹(chui)(氣(qi)源)壓力0.55MPa條(tiao)件下(xia)，袋內不(bu)同部位的平均壓力峰值可達(da)(da)1869～4252Pa，壓力上升速度達(da)(da)277～995Pa/ms，反(fan)向加速度達(da)(da)65～195g(g=0.81m/s2)。其清灰強度為(wei)反(fan)吹(chui)清灰的數十倍至(zhi)上百倍。

在同一噴吹壓力下，測得(de)MC型(xing)中心噴吹的(de)袋壁反(fan)(fan)向加速度為15～43g(g=0.81m/s2)，雖然明顯(xian)小于環(huan)隙噴吹，但(dan)仍比反(fan)(fan)吹清(qing)灰高得(de)多。

在實際應(ying)用中(zhong)，脈沖袋式(shi)除塵器有(you)著很(hen)好的(de)(de)(de)事(shi)例。以(yi)較早(zao)采(cai)用長袋低(di)壓脈沖袋式(shi)除塵器的(de)(de)(de)攀鋼(gang)(gang)密地機(ji)修廠(chang)2臺(tai)5t煉(lian)鋼(gang)(gang)電爐(lu)(lu)為例，自1989年12月和1990年11月以(yi)來，一(yi)直運(yun)行正常，設備阻力平穩，實際過濾(lv)風速比設計值1.55m/min提高1.33％～22.7％。由于系(xi)統通(tong)暢，冶煉(lian)時的(de)(de)(de)煙(yan)塵可被捕集。鞍(an)鋼(gang)(gang)10”和110高爐(lu)(lu)出(chu)鐵場(chang)，武(wu)鋼(gang)(gang)、馬鋼(gang)(gang)、鞍(an)鋼(gang)(gang)多座轉爐(lu)(lu)的(de)(de)(de)二次煙(yan)塵系(xi)統相繼采(cai)用長袋低(di)壓脈沖袋式(shi)除塵器，都(dou)取得良好的(de)(de)(de)清灰效果，從而保證了(le)很(hen)高的(de)(de)(de)煙(yan)塵捕集率。

3、噴吹(chui)裝置的確定

3.1“低壓(ya)脈沖”和“高壓(ya)脈沖”

(1)通常所稱的(de)(de)“低(di)壓”或“高壓”，系指(zhi)脈沖噴吹裝置要求的(de)(de)氣(qi)源壓力，這同清灰氣(qi)流在濾袋內的(de)(de)壓力“低(di)”或“高”完全是兩(liang)回事。

(2)存在一種(zhong)誤(wu)解，“高壓脈沖(chong)(chong)清灰力量大，低壓脈沖(chong)(chong)清灰力量小”。持此觀點是由于(yu)不了解脈沖(chong)(chong)袋式(shi)除(chu)塵技(ji)術(shu)的發展過程(cheng)。

傳統的(de)脈沖(chong)噴(pen)吹(chui)裝置(國內以(yi)MC型中心噴(pen)吹(chui)為(wei)代表)屬(shu)于(yu)“高壓(ya)(ya)脈沖(chong)”，要求(qiu)氣源(yuan)壓(ya)(ya)力(li)0.65MPa。經(jing)測試，此條件下2m長濾(lv)(lv)袋底(di)部的(de)壓(ya)(ya)力(li)峰值為(wei)168Pa。鑒于(yu)MC型除塵(chen)器曾(ceng)獲(huo)得廣泛(fan)應用，其清灰能力(li)強的(de)特點已(yi)被(bei)公認，可(ke)以(yi)確(que)定(ding)。只要袋底(di)壓(ya)(ya)力(li)峰值達(da)到(dao)此水平，在實(shi)際應用中便可(ke)獲(huo)得良好的(de)清灰效(xiao)果。CD系列長袋低壓(ya)(ya)脈沖(chong)袋式(shi)除塵(chen)器的(de)開發便是以(yi)此清灰強度為(wei)標(biao)準而確(que)定(ding)清灰氣源(yuan)的(de)壓(ya)(ya)力(li)。壓(ya)(ya)力(li)0.15MPa時，其6m長濾(lv)(lv)袋便獲(huo)得這種清灰強度。在其實(shi)際應用的(de)噴(pen)吹(chui)壓(ya)(ya)力(li)（0.2MPa）下，袋底(di)壓(ya)(ya)力(li)峰值為(wei)1940～2341Pa，比MC型0.7MPa時的(de)清灰強度還要高。

由此可知，“低壓(ya)脈(mo)沖(chong)(chong)”是(shi)以(yi)保持甚至(zhi)適當提高濾袋所(suo)獲清(qing)灰強度(du)為前提，實現大幅度(du)降(jiang)(jiang)低噴吹(chui)(氣源)壓(ya)力(li)(li)的(de)目標。而(er)(er)其途徑，是(shi)用自(zi)身(shen)阻力(li)(li)低的(de)直通式脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)取代壓(ya)力(li)(li)消(xiao)耗高達0.2～0.3MPa的(de)直角式脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)。同時盡量降(jiang)(jiang)低噴吹(chui)系統(tong)每一(yi)部件的(de)阻力(li)(li)。并且使脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)的(de)啟閉變得(de)更加快速(su)。它所(suo)降(jiang)(jiang)低的(de)是(shi)脈(mo)沖(chong)(chong)噴吹(chui)系統(tong)自(zi)身(shen)的(de)消(xiao)耗，由此而(er)(er)降(jiang)(jiang)低所(suo)需的(de)氣源壓(ya)力(li)(li)，使能耗下降(jiang)(jiang)，適應性(xing)更強。清(qing)灰強度(du)卻反而(er)(er)提高。因此，這是(shi)對“高壓(ya)脈(mo)沖(chong)(chong)”的(de)一(yi)種(zhong)進(jin)步。

(3)氣(qi)(qi)源(yuan)壓(ya)力大(da)幅(fu)度降低(di)，而清灰強度不(bu)削弱甚至還得以增加，不(bu)是靠(kao)提高耗(hao)氣(qi)(qi)量(liang)來彌補。同MC型除塵(chen)器相(xiang)比(bi)，CD型的耗(hao)氣(qi)(qi)量(liang)大(da)致相(xiang)同。

3.2脈沖閥的確定

 對于(yu)脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)的要求是自身結構(gou)簡單(dan)、對氣流(liu)的阻力小、開(kai)啟(qi)和關閉迅(xun)速、能(neng)以短的時間釋(shi)放大量的壓(ya)縮(suo)氣體。同時，要求氣源壓(ya)力低(di)，從而使清灰能(neng)耗減(jian)少(shao)，這(zhe)也是一項重要條件。從滿足以上要求出發，具有快速啟(qi)閉功能(neng)的直通式脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)明(ming)顯優于(yu)直角式脈(mo)沖(chong)(chong)閥(fa)。

3.3管式噴(pen)吹(chui)和箱(xiang)式噴(pen)吹(chui)

(1)脈沖噴吹裝置有“管式”和“箱(xiang)式”噴吹2種型式。

管式脈沖噴吹裝置是在每排濾袋上方設噴吹管，通過管上的噴嘴向濾袋內輸送清灰氣流。噴嘴孔徑各不相同，可保證各條濾袋清灰強度均勻。

箱(xiang)式脈沖噴吹裝置則不(bu)設噴吹管，清(qing)灰(hui)氣(qi)流噴入上箱(xiang)體并(bing)使之增(zeng)壓，進而將能量傳(chuan)遞至濾袋以實現清(qing)灰(hui)。

(2)對箱式脈(mo)沖噴吹的(de)試(shi)驗表明，其中(zhong)各條濾袋的(de)清灰強度存在較大差異。

試驗(yan)對象(xiang)是(shi)一種帶(dai)有(you)集中(zhong)(zhong)引(yin)射器(qi)(qi)的(de)噴吹裝置，每排12條濾(lv)袋。當(dang)引(yin)射器(qi)(qi)出口距(ju)(ju)第(di)一條濾(lv)袋中(zhong)(zhong)心線110mm時(shi)，首、末兩端濾(lv)袋的(de)袋底壓(ya)力峰值之比(bi)為1：4.94～13.44。將引(yin)射器(qi)(qi)位(wei)(wei)置移向遠處，此(ci)種差距(ju)(ju)可以(yi)縮小。當(dang)其出口距(ju)(ju)第(di)一條濾(lv)袋中(zhong)(zhong)心線470mm時(shi)，上述(shu)比(bi)值為1：1.93～2.20。即便如(ru)此(ci)，位(wei)(wei)置靠(kao)前(qian)的(de)濾(lv)袋仍嫌清灰能力不足。

 (3)實際應(ying)用的(de)箱式(shi)噴(pen)吹(chui)袋式(shi)除塵器還存(cun)在以下不足，如(ru)壓(ya)氣耗量(liang)較大、濾袋長度(du)受到限制、清灰(hui)效果對(dui)停風(feng)(離線)閥的(de)氣密性依賴較大。

 (4)箱式噴吹的優(you)點(dian)是換(huan)袋操作省(sheng)去了拆、裝噴吹管的工序(xu)。

(5)綜(zong)上所述，在清灰效果、耗(hao)氣量、濾(lv)袋長度等長期起作(zuo)用(yong)的因素(su)方面，箱式(shi)噴吹存在著明(ming)顯的缺點(dian)。而其換(huan)(huan)袋操作(zuo)更簡便(bian)的優點(dian)，只在一年至數年才出(chu)現一次的換(huan)(huan)袋時體現出(chu)來(lai)。因此，采(cai)用(yong)管式(shi)噴吹更為合理。

冶(ye)金爐(lu)窯煙塵(chen)(chen)細而粘，只有(you)采用(yong)強力(li)清灰方式(shi)，才能將設備阻力(li)這(zhe)(zhe)一(yi)關(guan)系到(dao)袋(dai)式(shi)除塵(chen)(chen)設備成敗的參數控制在(zai)預定限度(du)內。長袋(dai)低壓(ya)大型脈沖袋(dai)式(shi)除塵(chen)(chen)器實現了(le)這(zhe)(zhe)一(yi)目標，在(zai)電爐(lu)、出(chu)鐵場(chang)和轉爐(lu)二次煙塵(chen)(chen)系統(tong)的應用(yong)效果都(dou)良好。

長袋(dai)低壓大(da)型(xing)脈沖袋(dai)式除塵(chen)(chen)器在過濾(lv)、清灰、主要(yao)部件工況等方(fang)面都(dou)獲得(de)良好結果(guo)，受(shou)到用戶和有關方(fang)面的(de)好評。該設備過濾(lv)風(feng)速高、設備阻(zu)力(li)低、清灰周(zhou)期長、設備投資少、運行費用低。這種大(da)型(xing)除塵(chen)(chen)系統(tong)的(de)經濟(ji)效益(yi)、社(she)會效益(yi)和環境效益(yi)都(dou)相當顯著。