1、前言

冶(ye)金爐窯(yao)煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)是一個重要(yao)的大氣污染(ran)源(yuan)，袋式除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器是冶(ye)金爐窯(yao)煙(yan)氣凈化中(zhong)大量應(ying)用的設備(bei)。對于(yu)冶(ye)金爐窯(yao)煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)治理(li)技術，我(wo)國已探索多(duo)年，取得長足進步。但仍有許多(duo)爐窯(yao)除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)系統效(xiao)果(guo)欠(qian)佳。主要(yao)表現在(zai)煙(yan)氣處理(li)量遠(yuan)(yuan)遠(yuan)(yuan)低于(yu)設計值(zhi)，煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)不能(neng)排除(chu)(chu)，爐前操(cao)作(zuo)環(huan)境惡劣，有的除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)系統幾乎不起作(zuo)用。其(qi)原因，主要(yao)不在(zai)于(yu)煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)捕集裝置，而(er)多(duo)由于(yu)所用袋式除(chu)(chu)塵(chen)(chen)(chen)(chen)器的性能(neng)不適應(ying)爐窯(yao)煙(yan)塵(chen)(chen)(chen)(chen)的特性。

2、清灰方式的確定

(1)袋式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)器的(de)(de)性能主要表現(xian)在過濾和清灰(hui)兩方面。以袋式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)技術現(xian)有(you)水平(ping)，使過濾效果達到(dao)和優于環保標(biao)準不(bu)是難事，而將袋式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)設備的(de)(de)阻(zu)力控制(zhi)在預定限度內(nei)，則相(xiang)對較(jiao)難。縱(zong)觀袋式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)系(xi)統出(chu)現(xian)的(de)(de)運(yun)行(xing)效果差(cha)的(de)(de)問題(ti)，絕(jue)大多數都(dou)與清灰(hui)效果不(bu)好(hao)導致阻(zu)力上升有(you)關，故“清灰(hui)”是關系(xi)到(dao)袋式除(chu)(chu)(chu)塵(chen)系(xi)統成敗的(de)(de)決定性因素。

(2)冶(ye)金(jin)爐(lu)窯(yao)煙塵(chen)多由(you)化學途徑產(chan)生(sheng)。煙塵(chen)顆(ke)粒(li)微細、粘性強(qiang)，從而給袋(dai)式除塵(chen)器(qi)的(de)(de)(de)清(qing)灰(hui)帶來困(kun)難。同時，爐(lu)窯(yao)煙塵(chen)形成的(de)(de)(de)粉塵(chen)層(ceng)質地細密，在(zai)容塵(chen)量相同時，其(qi)設備(bei)阻力將顯著高(gao)(gao)于(yu)處理其(qi)它粉塵(chen)。以煉鋼(gang)電弧爐(lu)為例，粉塵(chen)顆(ke)粒(li)絕(jue)大部分都在(zai)10um以下。在(zai)吹氧期，小(xiao)于(yu)5um的(de)(de)(de)塵(chen)粒(li)幾乎(hu)占(zhan)100％(表(biao)1)。它屬于(yu)強(qiang)粘性粉塵(chen)，以拉伸斷(duan)(duan)裂法(fa)測定的(de)(de)(de)拉斷(duan)(duan)應力>600Pa。其(qi)清(qing)灰(hui)的(de)(de)(de)困(kun)難程(cheng)度很(hen)高(gao)(gao)。

(3)近20年中，我(wo)國(guo)爐(lu)(lu)窯煙塵治理采(cai)用(yong)(yong)反吹風袋式除塵器居(ju)多。較普(pu)通(tong)的情況(kuang)是設備阻力居(ju)高(gao)不(bu)(bu)下，低者約3000Pa，高(gao)者達(da)4000～5000Pa。這(zhe)種應用(yong)(yong)失敗的例子在(zai)中、小煉鋼電(dian)爐(lu)(lu)和新建的100～150t超高(gao)功率電(dian)爐(lu)(lu)工程(cheng)中都屢(lv)見不(bu)(bu)鮮(xian)，在(zai)出鐵場、轉爐(lu)(lu)二次煙塵等治理系統也很普(pu)通(tong)。一些(xie)用(yong)(yong)戶為了勉強維持(chi)運(yun)行(xing)，不(bu)(bu)得不(bu)(bu)定期派人敲擊濾袋，以改善清灰效果。

上(shang)(shang)(shang)(shang)述(shu)情況的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現(xian)同(tong)反(fan)(fan)吹(chui)清灰(hui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)特點有(you)(you)關。大量研(yan)究證明，積附于濾(lv)袋(dai)(dai)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)層不(bu)(bu)是(shi)被反(fan)(fan)向氣(qi)流(liu)(liu)“吹(chui)”掉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。要吹(chui)掉濾(lv)袋(dai)(dai)上(shang)(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)層，反(fan)(fan)向氣(qi)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)必須(xu)達(da)到(dao)(dao)16m/s以上(shang)(shang)(shang)(shang)，而包括脈沖(chong)噴吹(chui)在(zai)內(nei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)(suo)有(you)(you)清灰(hui)方式(shi)都遠遠做不(bu)(bu)到(dao)(dao)這點。決定濾(lv)袋(dai)(dai)清灰(hui)效果的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要因素(su)是(shi)清灰(hui)時(shi)濾(lv)袋(dai)(dai)所(suo)(suo)獲得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)峰值(zhi)、壓力(li)上(shang)(shang)(shang)(shang)升速度(du)，以及(ji)袋(dai)(dai)壁獲得(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)向加速度(du)。反(fan)(fan)吹(chui)氣(qi)流(liu)(liu)穿過除塵(chen)(chen)濾(lv)袋(dai)(dai)壁時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)只(zhi)有(you)(you)0.5～1.0m/min，不(bu)(bu)可能將粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)層“吹(chui)”掉。另一方面，反(fan)(fan)吹(chui)氣(qi)流(liu)(liu)在(zai)濾(lv)袋(dai)(dai)內(nei)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)峰值(zhi)很低，壓力(li)上(shang)(shang)(shang)(shang)升速度(du)很小，更不(bu)(bu)能令袋(dai)(dai)壁獲得(de)(de)有(you)(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)向加速度(du)。反(fan)(fan)吹(chui)清灰(hui)方式(shi)主要靠(kao)濾(lv)袋(dai)(dai)變(bian)形(xing)對粉(fen)(fen)塵(chen)(chen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓作(zuo)用，這一清灰(hui)方式(shi)只(zhi)能產生微(wei)弱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)清灰(hui)強度(du)。這一認(ren)識在(zai)稍(shao)后進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)菱形(xing)袋(dai)(dai)式(shi)除塵(chen)(chen)器(qi)清灰(hui)性能試驗中(zhong)得(de)(de)到(dao)(dao)證實(shi)。

試驗在反吹(chui)風速2.0m/min(4倍(bei)于(yu)實際(ji)應用的反吹(chui)風速)條件下(xia)進行。濾(lv)袋(dai)各點的壓力(li)峰值為55Pa，壓力(li)上升速度0.86Pa/ms。而對于(yu)清灰起重要作(zuo)用的反向(xiang)加速度則為零(ling)。

由(you)于除塵布(bu)袋(dai)形狀的原(yuan)因，菱形扁(bian)袋(dai)的清(qing)灰強(qiang)度(du)低于圓(yuan)袋(dai)。但據資料報導，反吹清(qing)灰獲得(de)的反向加速度(du)不超過3～5g(g=0.81ms2)。這樣弱的清(qing)灰強(qiang)度(du)，顯然(ran)難以去掉具有強(qiang)粘性爐窯(yao)煙塵，其阻力(li)過高的原(yuan)因也就不難理解。

(4)對于冶金(jin)爐窯(yao)的煙塵治理(li)，脈(mo)沖噴吹清灰是合理(li)的選擇(ze)。

脈沖噴吹用壓(ya)縮空氣作氣源(yuan)，以瞬(shun)間(jian)釋放的(de)方(fang)式在濾袋內產生很高的(de)壓(ya)力(li)峰值和壓(ya)力(li)上升速度，從(cong)而使袋壁(bi)獲得很大的(de)反(fan)向加速度。

在噴吹(氣源)壓(ya)力(li)0.55MPa條(tiao)件下(xia)，袋內不同(tong)部位的平均壓(ya)力(li)峰值(zhi)可達1869～4252Pa，壓(ya)力(li)上升(sheng)速度達277～995Pa/ms，反向加速度達65～195g(g=0.81m/s2)。其清灰強度為反吹清灰的數十倍(bei)至上百(bai)倍(bei)。

在同一噴吹壓力下(xia)，測得MC型中心噴吹的袋壁(bi)反向(xiang)加速度為15～43g(g=0.81m/s2)，雖然明(ming)顯小于環(huan)隙噴吹，但(dan)仍比(bi)反吹清灰高得多。

在實際(ji)(ji)應(ying)用(yong)中，脈沖袋(dai)(dai)式(shi)除(chu)塵(chen)器有著(zhu)很(hen)好的(de)事(shi)例。以較(jiao)早采用(yong)長袋(dai)(dai)低(di)壓脈沖袋(dai)(dai)式(shi)除(chu)塵(chen)器的(de)攀(pan)鋼(gang)密(mi)地(di)機修(xiu)廠2臺(tai)5t煉鋼(gang)電爐為例，自(zi)1989年12月(yue)和1990年11月(yue)以來(lai)，一直運行正常，設(she)備阻力平穩，實際(ji)(ji)過(guo)濾風(feng)速比設(she)計值1.55m/min提高(gao)1.33％～22.7％。由于系統通暢，冶煉時的(de)煙塵(chen)可被捕(bu)集(ji)。鞍(an)鋼(gang)10”和110高(gao)爐出鐵(tie)場，武鋼(gang)、馬鋼(gang)、鞍(an)鋼(gang)多座轉(zhuan)爐的(de)二次煙塵(chen)系統相繼采用(yong)長袋(dai)(dai)低(di)壓脈沖袋(dai)(dai)式(shi)除(chu)塵(chen)器，都取得良好的(de)清灰效果(guo)，從(cong)而保證了很(hen)高(gao)的(de)煙塵(chen)捕(bu)集(ji)率。

3、噴吹裝置的確(que)定(ding)

3.1“低(di)壓脈沖”和“高壓脈沖”

(1)通常所(suo)稱的“低壓”或“高壓”，系指(zhi)脈(mo)沖噴(pen)吹裝置要(yao)求的氣(qi)源(yuan)壓力，這(zhe)同清(qing)灰氣(qi)流在(zai)濾袋內的壓力“低”或“高”完全(quan)是兩回(hui)事。

(2)存在一種誤解(jie)，“高壓脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)清灰力(li)量(liang)大，低壓脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)清灰力(li)量(liang)小”。持此觀點是(shi)由(you)于(yu)不了解(jie)脈(mo)(mo)沖(chong)(chong)袋式(shi)除塵(chen)技術的發展(zhan)過(guo)程(cheng)。 

傳統(tong)的脈沖噴(pen)吹裝置(zhi)(國內以(yi)MC型(xing)中心噴(pen)吹為(wei)代表)屬于(yu)“高壓(ya)(ya)脈沖”，要(yao)求氣源壓(ya)(ya)力0.65MPa。經測試，此(ci)條(tiao)件下2m長濾袋(dai)(dai)底部的壓(ya)(ya)力峰(feng)(feng)值(zhi)為(wei)168Pa。鑒于(yu)MC型(xing)除(chu)塵(chen)器曾(ceng)獲(huo)得(de)廣泛應用，其(qi)清(qing)灰(hui)能力強(qiang)的特點(dian)已被公認，可(ke)以(yi)確定。只(zhi)要(yao)袋(dai)(dai)底壓(ya)(ya)力峰(feng)(feng)值(zhi)達(da)到此(ci)水(shui)平(ping)，在(zai)實際應用中便可(ke)獲(huo)得(de)良好的清(qing)灰(hui)效果。CD系列長袋(dai)(dai)低壓(ya)(ya)脈沖袋(dai)(dai)式除(chu)塵(chen)器的開發便是以(yi)此(ci)清(qing)灰(hui)強(qiang)度(du)為(wei)標準而確定清(qing)灰(hui)氣源的壓(ya)(ya)力。壓(ya)(ya)力0.15MPa時(shi)，其(qi)6m長濾袋(dai)(dai)便獲(huo)得(de)這種清(qing)灰(hui)強(qiang)度(du)。在(zai)其(qi)實際應用的噴(pen)吹壓(ya)(ya)力（0.2MPa）下，袋(dai)(dai)底壓(ya)(ya)力峰(feng)(feng)值(zhi)為(wei)1940～2341Pa，比MC型(xing)0.7MPa時(shi)的清(qing)灰(hui)強(qiang)度(du)還要(yao)高。

由(you)此(ci)可知，“低(di)(di)壓(ya)(ya)脈沖(chong)(chong)”是以保(bao)持(chi)甚至適當提(ti)高濾袋所獲清(qing)灰強(qiang)(qiang)度為前提(ti)，實現大(da)幅(fu)度降低(di)(di)噴(pen)(pen)吹(氣源)壓(ya)(ya)力的(de)(de)目標。而其(qi)途徑，是用自(zi)身阻力低(di)(di)的(de)(de)直通式脈沖(chong)(chong)閥取代壓(ya)(ya)力消耗高達0.2～0.3MPa的(de)(de)直角(jiao)式脈沖(chong)(chong)閥。同時盡量降低(di)(di)噴(pen)(pen)吹系(xi)統(tong)每一(yi)部件的(de)(de)阻力。并且(qie)使(shi)(shi)脈沖(chong)(chong)閥的(de)(de)啟閉(bi)變得更(geng)加快速。它所降低(di)(di)的(de)(de)是脈沖(chong)(chong)噴(pen)(pen)吹系(xi)統(tong)自(zi)身的(de)(de)消耗，由(you)此(ci)而降低(di)(di)所需(xu)的(de)(de)氣源壓(ya)(ya)力，使(shi)(shi)能耗下降，適應性(xing)更(geng)強(qiang)(qiang)。清(qing)灰強(qiang)(qiang)度卻(que)反而提(ti)高。因此(ci)，這是對(dui)“高壓(ya)(ya)脈沖(chong)(chong)”的(de)(de)一(yi)種(zhong)進步。

(3)氣(qi)源(yuan)壓力大(da)幅度(du)降低，而清灰(hui)強(qiang)度(du)不(bu)削弱甚至還得以增加(jia)，不(bu)是(shi)靠提高耗氣(qi)量來彌補。同(tong)MC型(xing)除(chu)塵器相比，CD型(xing)的耗氣(qi)量大(da)致相同(tong)。

3.2脈沖閥的確定

對(dui)于脈(mo)沖(chong)閥(fa)的(de)(de)要求是自(zi)身(shen)結構(gou)簡(jian)單、對(dui)氣流的(de)(de)阻力(li)小、開啟和關閉(bi)迅速(su)、能以短(duan)的(de)(de)時間釋放大量的(de)(de)壓縮氣體。同時，要求氣源(yuan)壓力(li)低，從而(er)使(shi)清(qing)灰能耗(hao)減(jian)少(shao)，這(zhe)也是一(yi)項重要條件。從滿足以上要求出發，具(ju)有快速(su)啟閉(bi)功能的(de)(de)直通(tong)式脈(mo)沖(chong)閥(fa)明顯(xian)優于直角式脈(mo)沖(chong)閥(fa)。

3.3管式(shi)噴吹和箱式(shi)噴吹

(1)脈(mo)沖噴(pen)吹(chui)(chui)裝置有(you)“管式(shi)”和“箱式(shi)”噴(pen)吹(chui)(chui)2種型(xing)式(shi)。

管(guan)式脈沖(chong)噴吹裝置(zhi)是在每排濾(lv)(lv)袋上方設噴吹管(guan)，通過(guo)管(guan)上的噴嘴(zui)向濾(lv)(lv)袋內輸送清灰氣流。噴嘴(zui)孔(kong)徑各(ge)不相(xiang)同(tong)，可保(bao)證各(ge)條濾(lv)(lv)袋清灰強度均勻。

箱(xiang)式脈沖(chong)噴吹(chui)裝置則不設噴吹(chui)管，清灰氣(qi)流噴入(ru)上箱(xiang)體并(bing)使之(zhi)增壓，進而將能量傳遞至濾袋(dai)以實現清灰。

(2)對箱式脈沖噴吹的試(shi)驗表(biao)明，其中各條濾(lv)袋(dai)的清灰強(qiang)度存(cun)在較大(da)差異(yi)。

試驗對象是一(yi)種帶有(you)集中引射器(qi)的噴吹裝置(zhi)，每排12條濾(lv)(lv)(lv)袋(dai)。當引射器(qi)出口(kou)距第一(yi)條濾(lv)(lv)(lv)袋(dai)中心線110mm時，首(shou)、末兩端濾(lv)(lv)(lv)袋(dai)的袋(dai)底(di)壓力峰值之比為(wei)(wei)1：4.94～13.44。將引射器(qi)位置(zhi)移向(xiang)遠處(chu)，此(ci)種差距可以縮小。當其出口(kou)距第一(yi)條濾(lv)(lv)(lv)袋(dai)中心線470mm時，上述比值為(wei)(wei)1：1.93～2.20。即便如此(ci)，位置(zhi)靠前的濾(lv)(lv)(lv)袋(dai)仍(reng)嫌清灰(hui)能力不足(zu)。

(3)實際(ji)應用(yong)的(de)箱式噴(pen)吹袋(dai)式除塵器還存在(zai)以下不(bu)足，如壓(ya)氣耗量較(jiao)大(da)(da)、濾袋(dai)長度受到限(xian)制、清灰效果(guo)對(dui)停風(離線)閥的(de)氣密性依(yi)賴(lai)較(jiao)大(da)(da)。

(4)箱式噴(pen)吹的(de)優(you)點是換袋操作省(sheng)去(qu)了拆、裝噴(pen)吹管的(de)工序。

(5)綜上所述，在清(qing)灰效果、耗(hao)氣量、濾袋長度(du)等長期起作用的(de)因素方(fang)面，箱式噴吹存(cun)在著明顯的(de)缺點。而其(qi)換袋操作更簡便的(de)優點，只在一年(nian)至(zhi)數(shu)年(nian)才出現一次的(de)換袋時(shi)體(ti)現出來。因此，采(cai)用管式噴吹更為合(he)理。

冶(ye)金(jin)爐(lu)窯煙塵細而(er)粘(zhan)，只有采用強力(li)清(qing)灰(hui)方式，才能將設備阻力(li)這一關系到袋(dai)式除塵設備成(cheng)敗的(de)參數(shu)控制在預定限度內。長袋(dai)低(di)壓大型脈沖袋(dai)式除塵器實現了這一目標(biao)，在電(dian)爐(lu)、出鐵場和轉爐(lu)二次煙塵系統的(de)應用效(xiao)果都(dou)良好(hao)。

長袋(dai)低壓大型脈沖袋(dai)式(shi)除(chu)塵(chen)器在(zai)過濾、清(qing)灰、主(zhu)要部件工況等方面都(dou)獲得良好(hao)結果，受到用戶和有關方面的好(hao)評(ping)。該設(she)備(bei)過濾風速高、設(she)備(bei)阻力低、清(qing)灰周期長、設(she)備(bei)投資少、運行(xing)費用低。這種(zhong)大型除(chu)塵(chen)系統的經濟效益(yi)、社會(hui)效益(yi)和環境效益(yi)都(dou)相當顯著。