结构设计对袋收粉器阻力的影响

结构设计对袋收粉器阻力的影响、前言目前，我国已有多条矿渣微粉生产线投入运行。矿渣微粉制备系统中的产品均由系统中的袋收粉器收集，袋式收粉器既是生产设备，又是环保设备；系统中收粉器的设计是否合理，对磨机的产量、系统电耗及环保达标影响较大。调查中发现有些生产线，由于袋收粉器运行阻力过高（超过2000Pa），影响了系统的达产，增加了单位产品的电耗；袋式收粉器滤袋六个月左右即开始破损，既影响了环保达标又增加了运行成本，因此，袋收粉器设计是否合理，成为矿渣微粉制备系统中影响达产和排放达标的重要因素。江苏沙钢集团公司新建两条年产90万吨矿渣微粉生产线，立式磨由德国莱歇公司提供，设计台时产量粉磨矿渣140吨/小时，合肥水泥研究设计院承担了该系统袋收粉器的设备设计；设计中，吸取了其它矿渣微粉系统袋收粉器的成功经验和失败教训，在富乐公司气箱脉冲袋收尘器技术基础上，大胆创新，对沙钢集团公司两台袋收粉器进行了结构优化设计，大大降低了设备结构阻力，取得了非常理想的效果。该系统自2005年8月底达产运行至今已3个月时间，袋收粉器运行阻力（进出口压差）一直保持在700—800Pa之间，系统电耗大大降低。2、收粉器设计技术参数型号：FGM128-64处理风量：600000m3/h过滤面积：10232m2滤袋数量：8192条毛过滤风速：＜1.0m/min入口浓度：＜500g/m3出口浓度：＜25mg/m3耗气量：5m3/min滤袋承受温度：＜1300C承受负压：9500Pa进出口压差：＜1600Pa清灰压力：0.4-0.6MPa下图为运行中的两套矿渣微粉生产线照片3、收粉器结构设计3.1收粉器结构对收粉器整体运行阻力影响较大，但部分设计者及一些用户对这一点认识不够。例1：山东某厂矿渣微粉制备系统，收粉器为长袋脉冲式，处理风量30万m3/h，运行时进行了阻力测试，收粉器整体运行阻力2300Pa左右，其中设备本体阻力占1000Pa左右，严重影响了系统的通风；该系统运行6个多月，始终未能达到设计产量，且滤袋频繁破损。例2：四川某厂矿渣微粉制备系统，收粉器为气箱脉冲式，处理风量60万m3/h，收粉器整体运行阻力1700Pa左右，其中设备本体阻力占1100Pa左右，该系统虽然已经达产，但影响产品的电耗。3.2收粉器阻力（进出口压差）由本体、滤袋及吸附在滤袋上的粉尘等三部分组成。其公式为：P=P1+P2+P3式中：P1为洁净滤袋的阻力，其大小与气布比（过滤风速）有关P2为吸附在滤袋上的粉尘阻力，其大小与粉尘性质（浓度、细度、湿渡、温度等）有关P3为收粉器本体（结构）阻力，该阻力主要由进出风口、风道、各袋室进出风口、袋口等气体通过的部位产生的摩擦阻力和局部阻力有关，即为各部位摩擦阻力和局部阻力之和，简易公式表示为：P3=∑Kmv2+∑Kjv2式中：Km为摩擦综合系数。Kj为局部阻力综合系数。V为气体流经各部位速度。由公式看出，阻力的大小与气体流速大小的平方成正比，因此，设计中，应尽可能扩大气体通过的各部位的面积，最大限度地降低气流速度，减小设备本体阻力损失。依据这个原则，在富乐公司气箱脉冲袋收尘器技术基础上，对收粉器结构尺寸重新设计。3.3进出风口设计双排布置原风口尺寸为1512ⅹ2700mm，沙钢设计改为2630ⅹ3000mm，进出口风速由21m/s降为10.5m/s，长20m的风道风速同样降为原来的1/2，依据阻力公式计算，阻力降为原来的近1/4。沙钢收粉器运行测试证明，进出风口及风道风速降低，即可降低阻力又能更好地均风。有的设计者在风道中设计挡流板（或叫均流板），以达到均风的目的，作者认为这样会增加阻力损耗，设计中应以降低风速为首选，进出风口及风道风速以不超过10m/s为佳。同时，进风道应考虑防积灰结构设计。设备结构设计及各部位风速如图一、二。3.4进风道底部设计由图一、二所示，含尘气体经风道进入灰斗，原设计风道底部、两灰斗间有水平面，容易积灰。沙钢修改设计，扩大灰斗上口尺寸，消除积灰面，同时增大了风道与灰斗间的通风截面，使风道与灰斗间的气流速度由原来的2.8m/s降为1.58m/s。阻力降低，均风效果大大提高。3.4净气箱及提升阀设计过滤后的气体经由各单元净气箱、出气阀口进入出风总管，净气箱高度由原来的350mm改为450mm，提升阀行程由原来的250mm设计成400mm，阀板下风速由原来的6.9m/s降为3.1m/s，阀口的直径由φ600扩大至φ800，阀口气流速度由10.5m/s降为5.2m/s；此处提升阀行程和阀口尺寸的扩大，对降低设备阻力起到了非常大的作用，现场测试数据证明了这一点。阀口气流属于紊流，阀口气流速度对设备阻力的影响，以前已有作者论述，并称之为喉咙效应。该处气流速度有不同的合理推荐数据，一般认为8-10m/s较为合理。经过对原设计设备和沙钢设备运行数据比较，我们认为阀板下风速和阀口风速应小于6m/s。3.5密封及锁风设计设备的漏风主要来自顶部检修门和灰斗下部的卸灰装置，做好顶部检修门密封和卸灰处的锁风设计尤为重要。顶部检修门采用橡胶密封条，密封条被镶嵌在门板与角钢的沟槽内，两垂直方向的密封条采用450对接，接缝设计成曲线，增加气流阻力，减少漏风，如图三所示。依据多年的使用经验，大灰量且锁风要求较高的场合不宜采用分格轮，为此，我们设计了三道重锤翻板式卸灰阀；该阀结构简单，卸灰量大，密封效果好，且不需动力驱动；与分格轮相比，采用这种卸灰阀，该台设备至少节省30KW的动力消耗。依据收粉器运行时进出口温差（8-100C）计算，整机漏风率4%，密封及锁风设计较为合理。4、收粉器运行状态监控设计4.1设备进出风口分别设有两套压差监测装置和两套温度监测装置，监测信号送入中央控制室内，由中控室直接监控收粉器的运行情况，下图为收粉器运行时中控室电脑显示局部照片。4.2该设备分箱设计，离线清灰；共分有64个过滤、清灰单元，设计有64套提升阀和128套脉冲阀，如此多的提升阀和脉冲阀在收粉器运行时工作是否正常，直接影响收粉器的清灰效果及运行阻力，从而影响整个系统的运行。按原来的设计，需停机后才能检查，工作量大；沙钢两台设备，我们在每个单元设计装有U型压力计，通过各单元的压力变化随时判断其提升阀和脉冲阀工作是否正常，提高了工作效率；该设备和每个单元的工作状态随时都在监控之中。5、设备运行状况沙钢两条矿渣微粉生产线于05年8月28日投入运行，一个星期达到设计产量，收粉器表现出良好的运行状态，设备运行阻力仅为原来其它设备运行阻力的1/2-1/3；根据运行状况，我们调整了清灰参数，清灰压力由0.43MPa调整为0.23Mpa，清灰室间隔由10s调整为15s，降低了清灰频率和清灰压力，减少了压缩空气的消耗，减轻了清灰时压缩空气对滤袋的冲击，将会大大提高滤袋的使用寿命。下表为为摘录的几组运行数据。表一日期月日产量t/h风量万m3/h进出口压差Pa清灰压力MPa进口温度0C出口温度0C风机转速rpm8.28未投料523606509.211044600-6300.4311010480510.1415046710-8050.2311310589011.215046710-8100.2310910289011.2015046705-8050.2311210389011.3015046715-8050.23115108890从上表数据可以看出，收粉器运行稳定，阻力较低。6、体会沙钢两台收粉器的优化设计及运行数据表明，当确定好合适的过滤风速（气布比）后，设备结构的优化设计相当重要；不合理的结构设计会带来较高的运行阻力，影响系统达产，增加电耗；有的用户在收粉器阻力高时，便提高清灰压力，加快清灰频率，这样做，不但没有降低设备的运行阻力，反而加快了滤袋的破损，增加了运行成本和检修工作量，因为设备结构阻力跟清灰没有关系。建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，立磨粉磨高炉矿渣技术成为“十一五”重点推广应用技术，是《国家鼓励发展的资源节约综合利用和环境保护技术260项技术》之一；因此，优化收粉器的结构设计对进一步推广矿渣微粉粉磨技术具有重要意义。