張忠偉

專用便攜式車載袋除塵器的研究與應(yīng)用

Research and Application of Special Portable Vehicle Bag Dust Collector

張忠偉

隨著強(qiáng)化城市建設(shè)中的環(huán)境保護(hù)措施的實施，為推進(jìn)文明工地建設(shè)，混凝土預(yù)拌砂漿（干混砂漿）得到了快速推廣應(yīng)用。但在施工現(xiàn)場，干混砂漿運輸車向干混砂漿移動罐輸送砂漿時，由于無法設(shè)置固定的除塵設(shè)施，“吹灰”過程中的粉塵排放一直沒有得到有效解決，這嚴(yán)重影響了預(yù)拌砂漿的推廣應(yīng)用。為此，天津市城鄉(xiāng)建設(shè)和交通委員會批準(zhǔn)下達(dá)了《干混砂漿物流過程收塵技術(shù)的研究與應(yīng)用》科研項目。我們根據(jù)移動式砂漿儲料罐的輸送特點，開發(fā)出一種經(jīng)濟(jì)適用、可隨車移動并能達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的專用便攜式車載布袋除塵器。

1 車載袋式除塵器設(shè)計

車載袋式除塵器根據(jù)干混砂漿運輸車的特性設(shè)計。鑒于車載除塵器在懸掛空間上受到制約這一客觀條件，選擇一種適合條件的袋式除塵器成為研究開發(fā)的首要任務(wù)。在滿足總過濾面積的前提下，采用小體積化的便攜式袋除塵器，其尺寸大小經(jīng)過了多方調(diào)研和實測，經(jīng)對運輸車結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究確定了除塵器的位置（見圖1）。

圖1 車載袋除塵器

1.1 總過濾面積的確定

粉粒物料運輸車輸送物料工作原理是利用本車動力驅(qū)動空氣壓縮機(jī)，將壓縮空氣經(jīng)管道送入密封罐體下部的氣室，使氣室流態(tài)化床上的粉粒體懸浮成流態(tài)狀，當(dāng)罐內(nèi)壓力達(dá)到額定值時，打開卸料閥，流動化物料通過管道流動進(jìn)行輸送。收塵風(fēng)量為空壓機(jī)提供的壓縮空氣量。對比通用的25～40m3粉粒物料運輸車車載空壓機(jī)的配置情況，其空壓機(jī)的配置風(fēng)量一般為8.0～10.0m3/min，工作壓力一般為0.2MPa；布袋除塵器的常規(guī)過濾風(fēng)速一般≯2.0m/min，為此除塵器的總過濾面積應(yīng)在6.0m2以上。

1.2 濾袋選型

凈氣室的有效截面積為606mm×414mm，按照選用φ162mm×530mm的濾袋計算，最多可排列6個，如果選用常規(guī)濾袋，其單個濾袋的理論過濾面積約為0.27m2，6條濾袋的總過濾面積約為1.62m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到總過濾面積＞6m2的設(shè)計要求，因此，只有選用褶皺式濾筒才有可能。從經(jīng)驗數(shù)據(jù)看，同等規(guī)格的褶皺式濾筒的過濾面積一般是普通濾袋過濾面積的5倍左右，選用褶皺式濾筒，6組的總過濾面積達(dá)到6m2以上。圖2為褶皺式濾袋的結(jié)構(gòu)圖。

圖2 褶皺式濾袋的結(jié)構(gòu)圖

1.3 排灰閥門結(jié)構(gòu)的設(shè)計

排灰閥門的設(shè)計充分運用了力學(xué)上的杠桿原理，結(jié)構(gòu)巧妙，具有較好的獨創(chuàng)性和實用性。

1.4 清灰方式的確定

由于壓縮空氣反吹清灰的效果優(yōu)于震動清灰，在有壓縮空氣氣源的情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮壓縮空氣反吹清灰。干混砂漿運輸車自身攜帶空壓機(jī)，從風(fēng)量到壓力均可滿足車載除塵器清灰用壓縮空氣指標(biāo)的要求，在清灰方式上采用脈沖噴吹技術(shù)，滿足除塵器的清灰要求。

2 工作原理

由砂漿罐排出的含塵廢氣經(jīng)導(dǎo)流布袋正壓進(jìn)入車載除塵器（圖3中的1），透過濾筒時粉塵被阻滯在濾筒（圖3中的2）外表面，凈化后的氣體從出風(fēng)口（圖3中的4）排入大氣。吹灰作業(yè)結(jié)束后，手動啟動電磁閥開關(guān)（圖3中的6），用壓縮空氣對濾筒進(jìn)行反吹清灰，清理下的粉塵被收集在集灰斗（圖3中的7）中，最后經(jīng)過排灰閥門（圖3中的8）手動排出回收到集塵布袋（圖3中的9）中。

圖3 布袋式車載除塵器

3 實驗結(jié)果與分析

脈沖噴吹濾筒除塵器的噴吹效果直接影響到除塵效率和運行阻力，雖然脈沖噴吹濾筒除塵器已廣泛應(yīng)用于工程實際，但在其結(jié)構(gòu)設(shè)計方面還沒有成熟的理論指導(dǎo)，噴吹系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)的選取存在局限性，使得除塵器的實際性能常常達(dá)不到設(shè)計期望的水平。濾筒除塵器清灰效果不僅受到濾筒材質(zhì)、規(guī)格及噴吹系統(tǒng)的噴吹管的管徑、噴吹孔的孔徑、噴吹孔與濾筒口的距離等參數(shù)影響，而且還受噴吹壓力的影響。

3.1 濾筒面積對清灰效果的影響

脈沖袋式除塵器的過濾能力主要由濾袋的過濾面積來決定，在車載的尺寸要求下，濾筒面積的增加有利于清灰效果的提高，但是濾袋過長很有可能會造成其中下部清灰不利，因此采用了褶皺式的濾筒，在規(guī)格型號不變的情況下，過濾面積達(dá)到7.8m2，比普通濾袋的面積高出5倍多，其清灰也比普通的高出許多。在濾袋面積固定的情況下，濾筒直徑過小，則會出現(xiàn)“憋氣”現(xiàn)象，這樣會造成整個清灰結(jié)構(gòu)的振動，從而加劇清灰結(jié)構(gòu)的老化和松動，但也不是越大越好，過大會增加壓縮空氣的消耗量。在噴吹壓力額定的情況下，濾筒直徑分別為8mm、14mm和20mm時清灰流場的速度分布如圖4所示。從圖中可以看出，隨著濾筒直徑的增加，噴嘴處的氣流速度逐漸增大，氣流在濾袋內(nèi)的膨脹區(qū)域逐漸擴(kuò)大；隨著噴嘴直徑的增大，壓力峰值也隨之增加，并且濾袋下部壓力峰值分布均勻性和壓力峰值隨直徑的變化趨勢基本上是一致的，同時從圖中也可以看出在到達(dá)濾袋底部時壓力峰值基本上已趨于穩(wěn)定。

圖4 不同濾筒直徑濾袋側(cè)壁壓力峰值

由此可以得出結(jié)論，脈沖袋式除塵器的清灰性能隨著濾筒直徑的增加而提高，并且在濾袋中下部其壓力峰值基本上已趨于穩(wěn)定。因此在濾袋面積固定、噴吹壓力恒定的情況下提高濾筒直徑，同時提高濾筒的強(qiáng)度保證濾筒在額定壓力下不變形，有利于清灰效果的提高。

3.2 噴吹方式和噴吹時間對清灰效果的影響

反吹風(fēng)管的布置有兩種方案，一種方案是將反吹風(fēng)通過噴吹支管引入每一個濾袋內(nèi)部，風(fēng)管豎向布置多孔橫噴方式；另一種方案是反吹風(fēng)管橫向布置多點行噴。圖5為反吹風(fēng)管橫向布置多點行噴狀態(tài)下噴吹時間分別為60ms、80ms和100ms時濾袋內(nèi)的速度分布圖。由圖5可以看出，隨著噴吹時間的延長，噴吹氣流從袋口膨脹到袋底，并且噴吹氣流在濾袋上部速度較大，濾袋下部速度相對較小，到100ms時氣流已經(jīng)基本上到達(dá)袋底。

從圖5可以看出，噴吹時間為60ms、80ms和100ms時，濾袋上部壁面壓力峰值很大，這樣易造成袋口破損；如果噴吹時間過短，布袋又較長時，氣流在濾袋底部還沒有膨脹起來，所以濾袋中下部壁面壓力峰值衰減迅速，這樣會導(dǎo)致濾袋下部清灰不利。同時還可以觀察到，隨著噴吹時間的延長，120ms和140ms兩種噴吹時間條件下的壓力峰值曲線幾乎是重合的。

圖5 不同噴吹時間濾袋側(cè)壁的壓力峰值

根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)，確定采用風(fēng)管橫向布置多點行噴吹方案，同時采用24V的脈沖電磁閥控制噴吹時間。

3.3 噴吹壓力對清灰效果的影響

皺褶數(shù)量多導(dǎo)致的無效清灰或不完全清灰一直是影響褶皺式濾筒廣泛使用的原因。通過大量的現(xiàn)場實驗和測試，結(jié)合砂漿罐車車載空壓機(jī)的實際工況，當(dāng)反吹風(fēng)的清灰壓力在0.15～0.2MPa范圍內(nèi)時，褶皺式濾筒的清灰效果基本正常，清灰作業(yè)的時間點以每次吹灰作業(yè)結(jié)束后為宜。

4 車載除塵器技術(shù)參數(shù)

外形尺寸：長×寬×高=715×420×850mm；

處理風(fēng)量：～12m3/min；

入口粉塵濃度＜100g/m3（標(biāo)），入口氣體溫度＜120℃，出口粉塵濃度＜30mg/m3（標(biāo)），除塵效率99.9%；

濾筒及過濾面積：濾筒采用聚酯纖維濾料，橡膠圈密封，總過濾面積7.8m2；反吹壓力：0.15～0.2MPa，電磁閥供電電壓：直流24V；

整機(jī)重量：～80kg。

5 試運行與應(yīng)用

研制生產(chǎn)的車載袋式除塵器投入試運行后，經(jīng)環(huán)保部門檢測，在干混砂漿罐車車載除塵器出口旁1m處，其顆粒物排放濃度為0.696mg/m3，遠(yuǎn)低于水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 4915-2013）中關(guān)于散裝水泥中轉(zhuǎn)站大氣污染物排放限值10mg/m3（敏感地區(qū)）的規(guī)定，而且通過濾膜采樣法采樣后，其濾膜完整，說明采樣過程中大氣粉塵產(chǎn)生的壓力也在要求范圍內(nèi)。專家鑒定的結(jié)論為，該產(chǎn)品填補了行業(yè)空白，具有市場推廣應(yīng)用價值。

新型車載除塵器投放市場后，運行情況良好，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1]張殿印，王純.脈沖袋式除塵器手冊[K].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2]楊迪，等.脈沖噴吹濾筒除塵器清灰效果實驗研究[J].暖通空調(diào)，2008，（4）.■

TQ172.688.3

A:A

1001-6171（2017）05-0086-04

2017-06-05； 編輯：趙 蓮