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火电厂袋式除尘结构设计
      袋式除尘是利用纤维编织的袋式过滤元件来捕集含尘气体中固体颗粒物的除尘装置。其过滤机理是尘粒在绕过滤布纤维时因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截。细微的尘粒(粒径为1μm或更小)则受气体分子冲击(布朗运动)不断改变着运动方向,由于纤维间的空隙小于气体分子布朗运动的自由路径,尘粒便与纤维碰撞接触而被分离出来。
  过滤的过程分两个阶段,首先是含尘气体通过清洁的滤料,此时起过滤作用的主要是滤料纤维的阻留;其次,当被阻留的粉尘不断增加,一部分粉尘嵌入到滤料的内部,一部分覆盖在滤料表面形成粉尘层,此时主要靠粉尘层过滤含尘气体。
  随着除尘器过滤工作的延续,除尘器滤袋表面的粉尘将越积越厚,直接导致除尘器阻力的上升,因此,需要对滤袋表面的粉尘进行定期的清除,即清灰。袋式除尘器从其除尘机理而言,保证达到预期的排放指标是很容易实现的,但如何保证滤袋使用寿命更长,达到30000小时的保证寿命甚至更长,至关重要的因素之一即是创建合理的烟气流场,也就是促使气流均匀分布到每个过滤单元和每条滤袋。气流扩散空间大有利于烟气的自然分配,同时烟气由于速度低,该空间兼有重力除尘功能,如果在进风口或扩散区域设置导流板,除有利于气流分布外,还可以兼有惯性除尘作用,这样可以大幅度降低接触到滤袋的烟尘浓度。尤其是高含尘浓度、粉尘颗粒较粗的工况条件更应考虑这样的设计原则,如干法脱硫后、煤矸石电厂和其它燃烧劣质煤的工况。
  袋式除尘器气流分布主要决定于进风方式的选择与设计。从进风方式来看,袋式除尘器的进风方式有单元进风、沉降进风、直通进风、阶梯进风等多种方式,各种进风方式均有其各自的优缺点,但从降低设备固有阻力来看,直通进风和阶梯进风方式相对比较合理,从离线清灰和不停机检修来看,单元进风和沉降进风方式更具有优越性。
  单元进风方式的袋式除尘器由若干个单元仓室(3-24个)组合而成,通过进出口总管将单元进出风口连接,设计时要求充分考虑进风总管与各支管的流量分配和阻力分布情况,合理选择气流速度,合理设置均风导流装置,促使烟气能够在各仓室等量分布,各滤袋承受负荷均匀,以达到降低设备阻力和延长滤袋使用寿命的目的,从而保证设备能够长期稳定可靠、经济高效的运行。
  沉降进风方式与单元进风方式类似,同样由若干个单元仓室(3-24个)组合而成,通过进出口总管将单元进出风口连接,区别在于单元进风口竖直向下,而不是水平接入单元灰斗,这样设置方式可以起到惯性除尘的作用,尤其适用于高粉尘浓度场合的除尘,如干法脱硫后配套的袋式除尘器。
  直通进风方式为除尘器采用箱体扩散进风,来自空预器的烟气通过烟道进入到除尘器的进口喇叭,进口喇叭内部设置有两级布风板,烟气经布风板和导流板分配后进入袋滤区域,袋滤区内安装有滤袋和笼骨,烟气透过滤袋完成了过滤,粉尘被阻挡在滤袋的外表面,过滤后的洁净气体在滤袋内部,并通过排风总管排放。
  阶梯式进风方式同样采用箱体扩散进风,来自空预器的烟气通过烟道进入到除尘器的进口喇叭,进口喇叭内部设置有两级布风板,布风板上按规则开孔,二级布风板放置在进口喇叭末端,与顶板相连,与两侧壁板、灰斗上沿均留有一定的距离,实现孔内进风占总烟气量的1/6、侧面进风占总烟气量的1/3、底面进风占总烟气量的1/2的三维布风方式,并结合滤袋的阶梯形排布,实现在进风方向上,呈流通面积阶梯递减趋势,在出风方向上,呈流通面积阶梯递增趋势。为保证出风顺畅,避免气流积聚,在出口喇叭内设置纵横两向交错的导流叶片,形成分层网锥出风。
  检验烟气流场设计合理与否可以通过三种方式加以评判。
  一是通过数学建模,即通过CFD模拟方式判断烟气流场中各点的烟气流速是否符合设计要求。
  二是通过建立物理模型,按实际所需设备规格的10-20%比例并依据相应的方法创建模型,风机开启后借助风速仪检测除尘器各区域的烟气流速,在此过程中可以适当调整导流板的方位。
  三是通过现场冷态启动风机在净气室内测试各区域袋口的过滤风速,如果各袋口出风速度均匀,可以判定整个烟气流场符合技术要求。
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