對于袋式除塵器來說,過濾風(fēng)速的選取,對保證除塵效果、確定除塵器的型號和占地面積,乃至除塵系統(tǒng)的總投資,具有關(guān)鍵性的作用。近年來在一些工程項目招標(biāo)和設(shè)計中,業(yè)主和有些設(shè)計人員對過濾風(fēng)速的要求有越來越偏低的現(xiàn)象,究其原因可能有如下幾點:
(1)過去有文獻或?qū)V貏e強調(diào)過濾風(fēng)速不能取得太高,以免阻力增大,運行費用提高;
(2)有些設(shè)計人員認(rèn)為過濾風(fēng)速取低一些,可以提高除塵效率、增強清灰能力、延長清灰周期,從而延長濾袋使用壽命;
(3)目前一些袋式除塵器和濾料生產(chǎn)廠普遍地推薦在1.0~1.5m/min范圍,而一些設(shè)計人員和業(yè)主往往在此基礎(chǔ)上再降低一定的數(shù)值來確定過濾風(fēng)速,從而導(dǎo)致過濾風(fēng)速取值偏低。
應(yīng)該說,上述理由并非毫無道理,但是,如果輕易地降低過濾風(fēng)速,即使降低的絕對值較小,如0.1~0.25m/min,由此使過濾面積增加約10%,設(shè)備投資也將增加近10%。處理的風(fēng)量越大,增加的投資必然越多,設(shè)備的占地面積亦相應(yīng)加大,顯然這是不經(jīng)濟的。
影響袋式除塵系統(tǒng)性能和長期可靠運行的因素很多,孤立地看待上述理由,也是不合適的。實際上,正確地選定過濾風(fēng)速是一項較復(fù)雜的工作,它與粉塵性質(zhì)、煙氣的初始含塵濃度、濾料的種類、清灰方式等都有密切的關(guān)系。
目前市場上的產(chǎn)品可供選擇的濾料種類及其清灰方式并不是很多,濾料及其清灰方式相應(yīng)的易于確定;至于煙氣初始含塵濃度,除了工藝提供資料外,經(jīng)實測或參照同類型工況和爐型,憑經(jīng)驗確定。所以,正確選擇過濾風(fēng)速的關(guān)鍵,首先在于弄清煙氣和粉塵的性質(zhì),其次要正確理解和認(rèn)識過濾風(fēng)速與除塵效率、過濾阻力、清灰性能三者的關(guān)系。對于煙氣和粉塵性質(zhì),要最大限度地弄清煙塵的粒徑分布、粉塵的化學(xué)成分和粉塵的物理化學(xué)性質(zhì),如溫度、濕度、容重、粘性、腐蝕性等。
客觀地講,要全面而準(zhǔn)確地收集這些資料有一些困難,但作為一個設(shè)計人員至少應(yīng)對其有一定的了解。對于過濾風(fēng)速與除塵效率、過濾阻力、清灰性能三者之間的關(guān)系,可以從三個方面來理解:
第一,過濾風(fēng)速與除塵效率。我們知道,從除塵機理上講,有慣性效應(yīng)(包括碰撞、攔截)和擴散效應(yīng)。若煙塵dp為1μm以下的微塵,借助擴散效應(yīng)能有效地捕集,適當(dāng)降低過濾風(fēng)速Vs可以提高除塵效率;若煙塵dp為5~15μm以內(nèi)的粒徑,借助慣性效應(yīng)能有效地捕集,提高過濾風(fēng)速Vs可以提高η。實踐證明,對一般性煙塵,提高過濾風(fēng)速Vs對除塵效率η影響甚微。
第二,過濾風(fēng)速與過濾阻力。過濾阻力隨濾料上粉塵量的增大而增大,濾料不同,單位濾料面積上容塵量也不同。但從工程的角度來講,其差異畢竟較小,一般僅從粉塵粒徑來考慮濾料的容塵負(fù)荷,對粒徑大的粗粉塵取300~1000g/m2,對微細(xì)粉塵取100~300g/m2。目前還沒有燃煤電廠粉塵的濾塵量、過濾風(fēng)速和過濾阻力三者關(guān)系的實測數(shù)據(jù)。但國內(nèi)早在20世紀(jì)80年代就有專著介紹水泥粉塵的濾塵量、過濾風(fēng)速、過濾阻力三者關(guān)系的實測數(shù)據(jù),當(dāng)濾塵量一定時,過濾風(fēng)速增加1倍,阻力增加25~50%;即使過濾風(fēng)速增加2倍,阻力增加亦不到80%,而且過濾風(fēng)速越低,阻力增加的百分比越??;反過來說,當(dāng)濾塵量一定,過濾風(fēng)速降低1倍時,阻力降低不到30%??梢姡^濾風(fēng)速的增減與過濾阻力的增減不成正比,如果簡單地用降低過濾風(fēng)速的辦法來達到降低過濾阻力從而降低運行費用的目的是欠妥的。
第三,過濾風(fēng)速與清灰性能的關(guān)系。粉塵的清灰性能與粉塵的性質(zhì),即粘性/粒度、容重有極大的關(guān)系。粉塵的粘性大、粒徑小、容重小,清灰困難,過濾風(fēng)速應(yīng)取低一些,反之可取高一些。國內(nèi)有人做過實驗,對于滑石粉類中細(xì)滑爽粉塵,在所有工況條件下,僅需一次反吹清灰,濾袋阻力即可恢復(fù)原值,二次積塵幾乎全被吹落,反吹風(fēng)量僅需25~30%;而對于氧化鐵類超細(xì)粉塵,通常需要連續(xù)多次反吹清灰,才能有效降低濾袋阻力,還難以恢復(fù)原值,反吹風(fēng)量比率高達50~70%。這說明,對某一確定的袋式除塵器,粉塵的清灰性能主要取決于粉塵及含塵氣體的性質(zhì),并不是所有粉塵,過濾風(fēng)速取低些,就可增強清灰能力。
第四,在濾袋確定的情況下,降低過濾風(fēng)速可以延長清灰周期,但是濾袋的使用壽命并不完全取決于清灰周期。因為當(dāng)確定了某個過濾風(fēng)速時,濾袋的不同部位的過濾風(fēng)速也不同。國外做過實驗發(fā)現(xiàn),在一條濾袋上的局部過濾風(fēng)速相差可達4倍,甚至超過4倍。
綜上所述,可以得出這樣的結(jié)論:盲目地降低過濾風(fēng)速,并不能完全保證提高除塵效率,也不一定能夠降低過濾阻力,還可能造成不必要的經(jīng)濟損失;只有在充分了解粉塵性質(zhì)及系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上,優(yōu)化除塵器本體結(jié)構(gòu)設(shè)計,正確進行經(jīng)濟技術(shù)分析,才能合理地確定過濾風(fēng)速。