煤粉袋式過濾器

  在煤化工行業(yè)，煤粉的制造和輸送屬于粉體工藝中的重要組成部分，而煤粉分離在這個(gè)工藝段中處于一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1、煤粉分離工藝描述

  原煤經(jīng)過磨煤機(jī)碾磨后，經(jīng)熱風(fēng)爐加熱的惰性化氣體在風(fēng)機(jī)的作用下，攜帶大量合格煤粉（煙氣與循環(huán)氣混合而成，一般氧含量小于8%(vol)）進(jìn)入煤粉袋式過濾器，分離后的煤粉依次通過旋轉(zhuǎn)給料機(jī)、袋濾器排料螺旋輸送機(jī)和排料螺旋輸送機(jī)排出，送至煤粉貯倉(cāng)貯存。尾氣部分排放，部分循環(huán)，保證H₂O含量＜30vol％。

  煤粉倉(cāng)裝料袋濾器位于煤粉貯倉(cāng)之上。煤粉貯倉(cāng)的排出氣（N₂或CO₂）以及煤粉鎖斗、煤粉給料倉(cāng)的卸壓氣（N₂）等均通入煤粉倉(cāng)裝料袋濾器，分離后的煤粉通過煤粉螺旋輸送機(jī)排出，送至煤粉貯倉(cāng)貯存。尾氣排放。

2、物料及氣體性能分析

  煤粉袋式過濾收集器處理的物料具有磨琢性、粘著性、腐蝕性、降解性、可流態(tài)化、吸濕性、含粉塵分散在空氣中具有爆炸性等。因此，該工況對(duì)煤粉過濾收集器的設(shè)計(jì)和制造具有非常高的技術(shù)要求。

3、基本結(jié)構(gòu)

  由殼體（包括箱體、灰斗、蒸汽保溫伴熱設(shè)施）、布袋（含袋籠）、氮?dú)馇寤以O(shè)施（含相關(guān)閥門）以及配套控制設(shè)備等組成。

4、工作原理

  高濃度含塵氣體由楔形風(fēng)道進(jìn)入布袋室，因流速大大減低（約3m/s），約70％以上的煤粉直接掉入灰斗，其余30％煤粉經(jīng)導(dǎo)流板碰撞約有60％以上的煤粉再次調(diào)入灰斗，進(jìn)入袋室和中箱體的煤粉（不足總量的12％）經(jīng)濾袋過濾區(qū)，氣體穿過濾袋時(shí)，粉塵被阻留在PTFE濾膜外表面，凈化后的氣體經(jīng)濾袋口進(jìn)入清潔室，由出風(fēng)口排出。

  含塵氣體過濾達(dá)到一定時(shí)間，由于濾袋阻留粉塵的增多，氣體過濾阻力將增大，當(dāng)濾袋內(nèi)外壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)收粉器將對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，可選擇按時(shí)間順序、差壓及混合方式清灰。清灰開始時(shí)由大流量脈沖閥（3英寸閥）在瞬間噴射出壓縮氮?dú)猓涑龅膲嚎s氮?dú)庹T導(dǎo)大量清潔氣體急速涌入布袋，使本來吸癟的布袋鼓漲同時(shí)引起布袋劇烈振動(dòng)，使吸附于布袋外的煤粉剝落調(diào)入布袋室灰斗。

  分離器一般可采用在線噴吹清灰方式，減少清灰時(shí)對(duì)系統(tǒng)的壓力沖擊。由PLC自控系統(tǒng)按照設(shè)定的控制程序，逐室、逐行執(zhí)行自動(dòng)脈沖噴吹，清落的粉塵集于灰斗進(jìn)入下部粉塵輸送流程。該低壓脈沖袋式收粉器在運(yùn)行過程中自動(dòng)重復(fù)控制程序。

5、主動(dòng)安全性措施

  袋式煤粉過濾收集設(shè)備的主動(dòng)安全性措施主要有以下幾點(diǎn):

（1）設(shè)備采用防靜電濾袋；

（2）設(shè)備采用耐壓、防粉塵堆積設(shè)計(jì)；

（3）儀電選型根據(jù)可燃性粉塵環(huán)境用電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)等。

6、被動(dòng)安全性措施

  袋式煤粉過濾收集設(shè)備的被動(dòng)安全性措施主要有以下幾點(diǎn):

（1）設(shè)備設(shè)計(jì)泄爆門；

（2）設(shè)備設(shè)計(jì)N₂滅火接口；

（3）設(shè)備漏風(fēng)率小于2%，控制O₂含量；

（4）設(shè)備考慮防雨、防雷措施等。

7、設(shè)備的可靠性指標(biāo)及設(shè)計(jì)

  鑒于袋式煤粉過濾收集器設(shè)備在煤化工項(xiàng)目上的重要性，因此對(duì)于它的使用壽命（設(shè)備整體壽命要求達(dá)到20年，濾袋2年以上，脈沖閥開關(guān)一百萬次或6年以上等）和故障頻率有比較嚴(yán)格的要求，不能因?yàn)槊悍圻^濾收集器的運(yùn)行故障影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

8、濾袋的材質(zhì)選擇

  根據(jù)煤粉煙氣的溫度和腐蝕性不同，過濾器的濾袋基布采用PPS或AC針刺氈材質(zhì)，耐溫要求達(dá)到130-150℃。

9、濾袋的表面處理工藝

  針對(duì)煤粉袋式過濾收集器處理的工藝要求和粉塵特性：本系統(tǒng)為煤磨收粉系統(tǒng)，處理的是高濃度煤粉，煤粉細(xì)且具有一定的粘性，針對(duì)這樣的粉塵特性，目前一般對(duì)濾袋的表面處理采用兩種：化學(xué)涂層和聚四氟乙烯復(fù)膜。

濾料是否進(jìn)行表面處理的性能對(duì)照表

編 號(hào)	處理方式 性能比較	PTFE復(fù)膜技術(shù)	表面涂層	未經(jīng)處理
1	過濾效率	＞99.999%	＞99.95%	＞99%
2	過濾方式	表面過濾	深層過濾	深層過濾
3	防水防油性	優(yōu)	良	差
4	穩(wěn)定性	優(yōu)（三年）	差（六個(gè)月）
5	清灰動(dòng)能需求	低	中	高
6	清灰難易程度	低	中	中
7	本工況可達(dá)到的排放濃度	＜10mg/Nm3	＜30mg/Nm3	＜50mg/Nm3
8	濾袋壽命增加	可延長(zhǎng)30%	無	無

  濾料表面經(jīng)兩種不同工藝：化學(xué)涂層和聚四氟乙烯復(fù)膜處理后，濾料表面的電鏡照片對(duì)比如下：

  

化學(xué)涂層薄膜放大1000倍         聚四氟乙烯膜放大1000倍

  可以看出來，經(jīng)過復(fù)膜處理后的濾料表面孔徑比經(jīng)過化學(xué)涂層處理后的濾料表面孔徑要細(xì)得多：聚四氟乙烯膜的孔徑可以達(dá)到0.1～1μm，而化學(xué)涂層處理后的孔徑一般只能達(dá)到10μm以上。

Ⅰ．微孔薄膜覆合濾料與普通濾料的除塵效率性能曲線比較：

  微孔薄膜覆合濾料它的過濾效率取決于其表面的薄膜材料，該材料特殊交叉微孔特性極大地阻隔了微塵的通過,使其具有極好的過濾效果。相比普通濾料效率提高了1個(gè)數(shù)量級(jí)，近乎實(shí)現(xiàn)“0”排放。對(duì)顆粒直徑大于5微米的粉料，達(dá)到100%過濾，小如0.1微米的粉料仍可達(dá)到99.2%的高效（有測(cè)試報(bào)告和證書）。

Ⅱ. 微孔薄膜覆合濾料與普通濾料的壓力損失性能曲線比較：

  從上面性能曲線可以看出：普通濾料的起始阻力雖然比微孔薄膜覆合濾料的起始阻力低，但是普通濾料的阻力上升很快，而微孔薄膜覆合濾料的阻力比較平穩(wěn)。因此，微孔薄膜覆合濾料的使用壽命要優(yōu)于普通濾料的使用壽命。

  產(chǎn)塵點(diǎn)的治理效果主要取決于流量Q，而流量意味著消耗功率，根據(jù)除塵系統(tǒng)的能源公式：N（功率）=Q（流量）×△P（壓損）×η（系數(shù)）

  因此，要降低耗用功率，唯一的途徑是降低△P。當(dāng)系統(tǒng)一定時(shí)，△P的變化取決于濾袋阻力。由于微孔薄膜覆合濾料特殊的表面過濾機(jī)理，其低阻力的特性，使電機(jī)耗用功率下降，達(dá)到節(jié)費(fèi)的目的。另外，由于基布受膜的保護(hù)，粉塵顆粒對(duì)基布的破壞力大大降低，保證高透氣性，其理化性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，增加了濾袋的使用壽命。

覆膜濾料和未覆膜濾料的×1000倍電鏡對(duì)比照片：

 

未復(fù)膜濾料                   復(fù)膜濾料

  通過以上分析，濾料采用PTFE微孔薄膜復(fù)合防靜電濾料。首先，PTFE微孔薄膜具有良好的清灰性能，保證濾袋的阻力的穩(wěn)定性，比常規(guī)濾袋對(duì)微米級(jí)顆粒的粉塵捕捉更為有效；另外，PTFE微孔薄膜濾料由于降低了布袋的正常運(yùn)行阻力，因此濾袋的使用壽命也比不進(jìn)行復(fù)膜處理的使用壽命要長(zhǎng)；濾料的防靜電功能可以保證煤粉過濾設(shè)備的安全運(yùn)行。以下照片為同一臺(tái)過濾設(shè)備內(nèi)未復(fù)膜濾料和復(fù)膜濾料的粉塵附著情況對(duì)比照片（有低于煙氣露點(diǎn)的溫度出現(xiàn)），從照片可以看出：復(fù)膜濾料上附著的粉塵沒有粉塊出現(xiàn)。

覆膜濾袋和未覆膜濾袋的對(duì)比照片：

   未復(fù)膜濾袋      復(fù)膜濾袋

10、濾袋的縫制工藝

  目前，濾袋的縫制主要采用雙線型縫線，排放要求比較高的也有些采用三線縫制。但是采用縫線形式制作的濾袋，由于縫線時(shí)形成的針孔會(huì)比粉塵的粒徑大得多，因此過濾器運(yùn)行時(shí)部分粉塵會(huì)從針孔逃逸，造成排放難以達(dá)到≤30mg/Nm³，而在煤氣化工程中，由于工藝要求十分嚴(yán)格，過濾器的出口濃度甚至要求達(dá)到≤10mg/Nm³，采用熱熔技術(shù)縫制濾袋，這樣大大減少了粉塵的排放，使過濾器的出口濃度能夠達(dá)到≤10mg/Nm³標(biāo)準(zhǔn)要求。以下為兩種工藝的性能參數(shù)對(duì)比：

編號(hào)	技術(shù)性能	熱熔技術(shù)	線縫合技術(shù)
1	過濾效率	＞99.999%	＞99.95%
2	強(qiáng)    度	優(yōu)	良
3	本工況可達(dá)到的排放濃度	＜10mg/Nm3	＜30mg/Nm3

11、濾袋框架對(duì)濾袋的影響

  濾袋的使用壽命除了和濾料的質(zhì)量有關(guān)，還與濾袋龍骨有關(guān)。由于濾袋在使用過程中，會(huì)反復(fù)出現(xiàn)過濾和清灰兩種不同的狀態(tài)：過濾時(shí)，濾袋處于“塌陷”狀態(tài)；清灰時(shí)，濾袋處于“膨脹”狀態(tài)，在兩個(gè)狀態(tài)反復(fù)交替的過程中，濾袋與龍骨會(huì)反復(fù)摩擦造成濾袋的磨損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致濾袋破裂。

12、PPS-氧化反應(yīng)

  PPS纖維（Ryton）要求含氧量小于10%(Vol)、NOx小于500mg/ Nm³左右，總之含氧量越高，所使用的溫度就要越低，因?yàn)槊吭黾?0℃，化學(xué)反應(yīng)成雙倍的增加，煙氣溫度最高不得超過170℃。PPS-氧化反應(yīng)曲線圖如下：

13、袋籠（濾袋框架）要求和生產(chǎn)工藝

  標(biāo)準(zhǔn)要求袋籠的直線度誤差小于3毫米，對(duì)剛度和環(huán)隙無要求。袋籠材質(zhì)采用20#優(yōu)質(zhì)鋼冷拔鋼絲制作，表面防腐處理，使袋籠不僅有良好的鋼度，同時(shí)不會(huì)因銹蝕現(xiàn)象影響排放效果和濾袋壽命。

  袋籠采用微機(jī)控制的多點(diǎn)焊接生產(chǎn)線制作。焊接過程分為：加壓、預(yù)熱、焊接、緩冷、成型、泄壓等工藝，自動(dòng)按序完成。保證框架焊接質(zhì)量、整體鋼度、表面質(zhì)量提高使用壽命。這樣布袋的壽命有較好的保證。并對(duì)濾袋與框架的環(huán)隙作出科學(xué)的界定，以增加濾袋使用壽命，減少壓縮氣體的消耗。

14、花板與密封

  一般除塵器對(duì)凈化效率的要求為50－100mg/Nm³,工藝要求尾氣循環(huán)再用，故對(duì)尾氣排放的要求更高（10mg/Nm³以下），確保泄漏率低于0.002%。

15、脈沖噴吹清灰系統(tǒng)

  脈沖噴吹清灰系統(tǒng)主要包括：氣源供應(yīng)系統(tǒng)、儲(chǔ)氣包、脈沖閥、噴吹管、噴嘴和誘導(dǎo)器等。過濾器清灰依靠脈沖閥通過電磁閥在瞬間釋放壓縮氮?dú)鈬姶祦硗瓿桑}沖閥的壽命直接影響過濾器的可靠性。

  脈沖噴吹清灰系統(tǒng)各部分具體要求如下：

（1）氣源供應(yīng)系統(tǒng)必須保證噴吹氣源的質(zhì)量無塵、無油、無水，供氣壓力保證達(dá)到0.30MPa以上；

（2）儲(chǔ)氣包必須保證足夠的容量，以保證脈沖閥噴吹量，氣包容量要求達(dá)到300～450升；

（3）脈沖閥由于在過濾器上使用數(shù)量多，必須保證其可靠的質(zhì)量和使用壽命，要求其流量系數(shù)大，因此在選擇時(shí)一般選用進(jìn)口產(chǎn)品：美國(guó)ASCO，它的使用壽命能達(dá)到100萬次以上或6年；

（4）噴吹管、噴嘴和誘導(dǎo)器的作用主要是保證噴吹的氣體能很好的作用于布袋，因此它們的制作精度都要求十分高。

16、設(shè)備保溫及伴熱

  由于過濾器在運(yùn)行時(shí)有可能存在氣流死角，并且在設(shè)備檢修或臨時(shí)停運(yùn)后，設(shè)備內(nèi)部溫度下降等情況會(huì)造成設(shè)備結(jié)露，并造成濾袋粉塵板結(jié)、箱體壁板腐蝕等不良后果，影響過濾器的正常運(yùn)行和濾袋的使用壽命。過濾設(shè)備容易發(fā)生結(jié)露的部位主要是灰斗、箱體上部以及設(shè)備頂部，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮其保溫設(shè)計(jì)。

  考慮對(duì)設(shè)備本體進(jìn)行全部保溫，頂部采用雙層保溫密閉檢修門。并對(duì)灰斗及設(shè)備頂部設(shè)置伴熱裝置。

（1）保溫外材：采用彩鋼壓型板；

（2）保溫材料：采用巖棉保溫層，厚度100mm左右；

（3）灰斗及設(shè)備頂部伴熱裝置：采用蒸汽盤管。

17、合理的氣布比和導(dǎo)流系統(tǒng)

  關(guān)于氣流速度和分布會(huì)涉及到兩個(gè)概念：氣布比和可用速度。氣布比是煙氣經(jīng)過濾袋的速度，而可用速度是煙氣通過濾袋底部空隙的速度。

  氣布比是確定過濾器大小的主要因素，也是過濾效果及清灰效果好壞的一個(gè)重要原因，一般脈沖過濾器的氣布比為1.0～1.5m/min，而在煤氣化項(xiàng)目上，根據(jù)多項(xiàng)工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，設(shè)計(jì)的過濾器過濾速度控制在1.0m/min以下，這樣更能提高清灰效果和延長(zhǎng)濾袋的使用壽命。可用速度是過濾器內(nèi)煙氣不應(yīng)超過的最大速度，否則濾袋就容易損壞，而且煙氣容易帶走顆粒物，不利于清灰后粉塵的沉降。最大可用速度一般是70～75 m/min，這樣更有利于煤粉的沉降。

  以上兩個(gè)速度在過濾器內(nèi)部各處都保持基本相同，這就要求過濾器必須有很好的使氣流均勻分布的措施.

18、灰斗防結(jié)料裝置

  為防止積料，灰斗上設(shè)有空 氣炮助力落灰裝置，確保正常卸料不堵塞，灰斗設(shè)料位報(bào)警裝置。

  空氣 炮的工作原理為：當(dāng)灰斗的粉塵出現(xiàn)粘壁搭橋的情況下無法卸下來時(shí)，通過PLC控制程序，使空氣 炮的脈沖閥工作，壓縮氮?dú)獾膲嚎s能在瞬間釋放轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，搭橋的粉塵被破拱之后掉下來，而且在一段時(shí)間內(nèi)，粉塵不易搭橋。

以下附圖說明空氣 炮和倉(cāng)壁振動(dòng)器的效果對(duì)比圖。

19、過濾器的安全保護(hù)措施

(1) 過濾器內(nèi)部壓力≥設(shè)計(jì)壓力---實(shí)施泄爆。

  在過濾器過濾段箱體上設(shè)置超壓爆泄閥，分離器內(nèi)部壓力≥設(shè)計(jì)壓力時(shí)泄爆，防止過濾器本體受損。

(2) 入口煙氣溫度高----報(bào)警.

  當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行溫度超過設(shè)計(jì)溫度時(shí)（溫度值可設(shè)定），報(bào)警顯示，由中央控制室作出反應(yīng)。

(3) 過濾器內(nèi)部溫度超高----充氮?dú)鉁缁稹?/span>

  為防止發(fā)生非常事故，在每個(gè)灰斗上設(shè)置滅火氣源進(jìn)口—G2＂氮氣接口二個(gè)。

(4) 過濾器阻力高報(bào)警----自動(dòng)執(zhí)行清灰程序。

(5) 灰斗料位高、低報(bào)警----啟動(dòng)或停止排灰程序，高料位為故障報(bào)警。

(6) 灰斗防結(jié)料裝置。

  為防止積料，灰斗上設(shè)有空 氣炮助力落灰裝置，確保正常卸料不搭橋或堵塞。

(7) 壓縮氮?dú)夤鈮毫Φ?---報(bào)警顯示。

  由于本系統(tǒng)處理的是高濃度煤粉，為保證系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，故脈沖噴吹的氣源采用壓縮氮?dú)?，同時(shí)在壓縮氣源供氣系統(tǒng)設(shè)置壓力檢測(cè)裝置。正常情況下，壓縮氮?dú)夤鈮毫Α?.3MPa。

(8) 壓縮氮?dú)鈿庠刺幚怼?/span>

  為防止因噴吹氮?dú)夂?、含油及其他雜質(zhì)，造成濾袋不能正常運(yùn)行，對(duì)氣源進(jìn)行脫油、脫水和過濾處理。

(9) 設(shè)備內(nèi)部杜絕積粉平面和死角。

(10) 設(shè)備及相關(guān)配套設(shè)施設(shè)防靜電裝置。

  控制箱的結(jié)構(gòu)，電器安裝，電路的布置安全可靠，操作方便，維修簡(jiǎn)單，控制箱內(nèi)的裸露帶電導(dǎo)體之間和帶電導(dǎo)體對(duì)地的電氣間隙不小于20mm，設(shè)備接地電阻＜3Ω。

電氣設(shè)計(jì)防護(hù)等級(jí)符合相關(guān)通用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

20、現(xiàn)場(chǎng)和遠(yuǎn)程控制

  當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行工況時(shí)，可選擇按現(xiàn)場(chǎng)、遠(yuǎn)程二種模式工作，通常情況下，置于遠(yuǎn)程控制，該設(shè)定可在控制柜中自由切換。

  煤粉袋式過濾器將系統(tǒng)重要參數(shù)（系統(tǒng)差壓、供氣壓力、箱體溫度等）通過協(xié)議通訊給中控室，中控室能適時(shí)監(jiān)控煤粉袋式過濾器運(yùn)行狀態(tài)。

21、清灰控制

  過濾器的清灰遵循時(shí)間為主、壓差優(yōu)先的原則：

(1) 采用時(shí)間進(jìn)行控制

  通常情況下，按設(shè)定時(shí)間周期連續(xù)循環(huán)清灰，清灰周期可調(diào)。

  煤粉袋式過濾器采用逐室、逐行在線清灰。脈沖間隔時(shí)間約15秒，脈沖噴吹持續(xù)時(shí)間0.1～0.15秒，每次噴吹耗氣量約300L（0.25MPa）。

(2) 采用壓差進(jìn)行控制

  測(cè)壓點(diǎn)測(cè)得壓差高于設(shè)計(jì)值（可調(diào)）時(shí)，則開始強(qiáng)制逐室清灰。測(cè)壓點(diǎn)測(cè)得壓差正常時(shí)，則恢復(fù)時(shí)間控制清灰程序。