文 _ 謝敏 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合下發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)改造行動(dòng)計(jì)劃(2014－2020)》要求，燃煤電廠的大氣污染物排放滿足超低排放。袋式除塵器具有過(guò)濾精度高、排放穩(wěn)定、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別是電袋復(fù)合除塵器，更是綜合了電除塵與袋除塵的優(yōu)點(diǎn)，適用范圍更廣。但是，當(dāng)前普遍使用的化纖濾袋是由PPS、PTFE纖維紡織制成，可承受環(huán)境溫度低于200℃，這限制了電袋復(fù)合除塵器、布袋除塵器在高溫?zé)煔夤r的適用范圍。因此，目前很多廠家都在研制耐高溫濾袋，如金屬濾袋、陶瓷濾袋等。本文是結(jié)合金屬濾袋中試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，在解決問(wèn)題過(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)金屬濾袋設(shè)計(jì)要點(diǎn)的小結(jié)。

金屬濾袋也稱為金屬纖維氈濾袋，是由純金屬纖維經(jīng)過(guò)無(wú)紡鋪制后燒結(jié)而成，具有耐高溫、耐腐蝕、方便回收等優(yōu)點(diǎn)。其過(guò)濾方式與現(xiàn)有化纖濾袋類似，如圖1所示。含塵氣體由外表面向內(nèi)通過(guò)金屬濾袋，粉塵被攔截在濾袋的外表面，隨著粉塵厚度增加，濾袋內(nèi)外壓差越來(lái)越大，再采用脈沖的方式清灰，在濾袋口吹入壓縮空氣使得粉塵剝離并落入灰斗，集中排出。

圖1 金屬濾袋表層過(guò)濾示意圖

1 金屬濾袋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

在工程運(yùn)用中金屬濾袋與化纖濾袋的主要區(qū)別有：

（1）濾袋不同于普通的長(zhǎng)化纖濾袋，長(zhǎng)化纖濾袋可以折疊，所以它與袋籠的連接安裝可以直接在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，其對(duì)接是依靠每段袋籠的擴(kuò)張成型，實(shí)現(xiàn)與袋籠連接。但是金屬濾袋是不可以折疊的，因此每一段濾袋都需要先在廠里整體焊接成型，再運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)安裝,為方便運(yùn)輸、安裝需采用分節(jié)設(shè)計(jì)。

（2）濾袋可以采用龍骨一體化設(shè)計(jì)，化纖濾袋需要在內(nèi)部安裝獨(dú)立袋籠作為骨架。

（3）金屬濾袋無(wú)法像化纖濾袋那樣采用彈性卡箍通過(guò)張緊力與花板實(shí)現(xiàn)密封，金屬濾袋袋口多是采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

（4）金屬纖維燒結(jié)氈是剛性濾材，化纖是柔性濾材，因此金屬濾袋清灰機(jī)制與化纖濾袋不同。

2 金屬濾袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

金屬濾袋與化纖濾袋在工程運(yùn)用中具有不同點(diǎn)，因此，金屬濾袋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾方面問(wèn)題。

2.1 分節(jié)連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

工程運(yùn)用中為了降低設(shè)備占地面積、提高設(shè)備經(jīng)濟(jì)性，一般采用長(zhǎng)濾袋設(shè)計(jì)方式，通常濾袋長(zhǎng)度均在8m以上，化纖濾袋采用折疊的方式裝入包裝箱；而金屬濾袋由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無(wú)法折疊。因此，在金屬濾袋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將其分為頭段、中段、尾部，采用3段分開發(fā)貨，在安裝現(xiàn)場(chǎng)再將上述3段金屬濾袋組件進(jìn)行拼裝，此步驟的重點(diǎn)是：①保證連接位置不泄露；②分節(jié)連接結(jié)構(gòu)能方便現(xiàn)場(chǎng)安裝。

目前采用的有法蘭連接式和旋扣式對(duì)接結(jié)構(gòu)。法蘭連接式是在分節(jié)處采用法蘭盤設(shè)計(jì)，加上密封墊，周圈分布若干個(gè)螺栓，通過(guò)鎖緊螺栓，來(lái)達(dá)到密封。該設(shè)計(jì)具有連接可靠的優(yōu)點(diǎn)，但存在不足是安裝時(shí)需要鎖緊大量的螺栓，現(xiàn)場(chǎng)工作量偏大，若采用在法蘭背面開螺栓固定槽并配上棘輪扳手可大大提高安裝速度。

旋扣式對(duì)接結(jié)構(gòu)是采用旋轉(zhuǎn)斜槽卡扣讓上節(jié)凸端壓緊密封墊，再用插銷固定防止上下節(jié)相互轉(zhuǎn)動(dòng)，起到防松緊固效果（圖2）。該結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)與法蘭連接式最大的不同在于壓緊密封墊的預(yù)緊力是由安裝工人雙手帶動(dòng)濾袋旋轉(zhuǎn)來(lái)提供，法蘭連接式則是靠鎖緊法蘭周邊螺栓來(lái)提供預(yù)緊力。該結(jié)構(gòu)雖然省去了鎖緊螺栓的工作，達(dá)到加快安裝速度，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量的目的，但人工旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的預(yù)緊力能否使密封墊達(dá)到設(shè)定的壓緊形變，需要進(jìn)一步測(cè)試。

法蘭連接式經(jīng)中試平臺(tái)使用檢驗(yàn)，結(jié)果表明該連接方式可靠，無(wú)泄露現(xiàn)象。

圖2 旋扣式對(duì)接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 龍骨可采用一體式集成設(shè)計(jì)

金屬纖維氈濾袋因?yàn)楸旧聿捎媒饘俳Y(jié)構(gòu)具有良好的焊接性，設(shè)計(jì)時(shí)可將龍骨直接采用一體式集成，無(wú)需另外設(shè)計(jì)袋籠，該設(shè)計(jì)有利于減少運(yùn)輸發(fā)貨體積，提高現(xiàn)場(chǎng)安裝效率。

2.3 袋口密封改進(jìn)設(shè)計(jì)

金屬纖維氈濾袋由金屬纖維制成，柔韌性不足，因此無(wú)法像化纖濾袋那樣采用彈性卡箍通過(guò)張緊力與花板實(shí)現(xiàn)密封，金屬濾袋多是采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)。

中試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)采用法蘭式密封結(jié)構(gòu)的金屬濾袋袋口與花板連接處容易發(fā)生密封不嚴(yán)，導(dǎo)致泄露。

進(jìn)一步分析導(dǎo)致密封不嚴(yán)的原因可能有：①花板或?yàn)V袋端部法蘭配合面平面度不夠，存在變形；②花板和金屬濾袋端部法蘭配合面粗超度與選用的墊片匹配不達(dá)標(biāo)；③兩個(gè)配合面存在焊渣等雜質(zhì)，影響密封。

針對(duì)上述問(wèn)題的處理方法如下：

（1）提高花板設(shè)計(jì)剛度，轉(zhuǎn)變花板設(shè)計(jì)思路

化纖濾袋是通過(guò)在袋口設(shè)置彈性卡箍，靠張緊力使化纖和花板孔內(nèi)表面緊密配合來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，該結(jié)構(gòu)嚴(yán)格控制的是花板孔內(nèi)表面的加工圓度、粗超度，安裝時(shí)花板平面存在稍微輕量的變形仍然能密封，金屬濾袋是靠花板上表面和金屬濾袋法蘭背面緊密配合壓緊密封墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，對(duì)于花板我們應(yīng)該嚴(yán)格保證的是上表面的平面度，而對(duì)于花板孔內(nèi)表面的圓度和粗糙度要求并不高，舊形式的花板在安裝中很容易變形，因此采用金屬濾袋需要改進(jìn)花板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可采用增加花板厚度、布置加強(qiáng)筋等辦法提高花板剛度。

（2）設(shè)計(jì)合適的表面粗糙度，與密封墊相匹配

正因?yàn)榻饘贋V袋是靠花板上表面和金屬濾袋法蘭背面緊密配合壓緊密封墊片來(lái)實(shí)現(xiàn)密封，設(shè)計(jì)花板上表面和金屬濾袋法蘭配合面的表面粗糙度是否與所選用的密封墊相匹配，就直接決定了密封是否可靠無(wú)泄漏。不同的密封墊對(duì)法蘭配合面粗糙度可見表1。

表1 不同密封墊法蘭密封面的表面粗糙度

（3）安裝時(shí)重點(diǎn)清潔密封面，不能存在顆粒雜質(zhì)

工程安裝現(xiàn)場(chǎng)難免會(huì)有焊渣、砂石等各種顆粒雜質(zhì)，設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)標(biāo)注特別提醒安裝時(shí)需要對(duì)密封面重點(diǎn)清潔，避免因?yàn)轭w粒雜質(zhì)影響了密封效果。

2.4 設(shè)置合適的脈沖清灰制度

壓力峰值和最大反向加速度是衡量清灰性能好壞的重要指標(biāo)，脈沖噴吹瞬間由于噴吹裝置噴出的清灰氣流使濾壁產(chǎn)生的最大壓力值稱為壓力峰值；脈沖噴吹時(shí)由于噴吹氣流使濾袋膨脹，由于濾袋張力作用而產(chǎn)生最大反向加速度。壓力峰值和越大最大反向加速度越大，清灰效果越好。

在脈沖清灰時(shí)，由于金屬纖維燒結(jié)氈是剛性濾材，濾材本身不會(huì)有較大變形，所以除塵器使用一段時(shí)間后金屬濾袋阻力逐漸增高，現(xiàn)場(chǎng)可通過(guò)逐漸提高氣包壓力的方法使除塵器的阻力保持在設(shè)計(jì)值之內(nèi)，此時(shí)應(yīng)注意氣包壓力不是越大越好，因?yàn)榍寤覐?qiáng)度太大不僅增大壓縮空氣耗氣量，又會(huì)降低濾袋使用壽命，所以設(shè)計(jì)合適的脈沖清灰制度對(duì)金屬濾袋的正確運(yùn)用具有重要作用。

3 小結(jié)

金屬濾袋具有比化纖濾袋更廣闊的適用工況范圍，例如燃煤電廠高溫?zé)o塵脫硝、垃圾焚燒、電爐煉鋼等高溫?zé)煔獬龎m行業(yè)領(lǐng)域，目前有技術(shù)人員在研發(fā)折疊式、可伸縮式等不同結(jié)構(gòu)金屬濾袋，總結(jié)金屬濾袋使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)大氣環(huán)保工作具有積極意義。

[1]蘇娜,楊延安,左彩霞,陽(yáng)清.金屬纖維氈濾袋在高溫?zé)煔獬龎m領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2016(02):35-36.

[2]婁可賓,羅英.有色冶金用袋式除塵器濾料技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用分析[J].暖通空調(diào),2010,40(09):6-11,54.

[3]黃武振,黃雪鵬,李泱,童欣,黃煌輝,張翔.利用旋扣式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)金屬濾袋對(duì)接[J].科技視界,2017(07):224+234.

[4]zaoyu2006,密封墊的選用[J].百度文庫(kù)，2014-11-20.

[5]易玉枚,李顯杰,廖可兵,姜文,于杰,禹璐.濾料脈沖噴吹清灰效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014,24(07):135-139.

[6]孫鵬,孟文妍,白文峰,李天賜.除塵用金屬纖維燒結(jié)氈過(guò)濾性能研究[J].過(guò)濾與分離,2015,25(02):30-32.

[7]徐平安.脈噴袋除塵器清灰機(jī)理及技術(shù)分析[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2006(08):30-33.

[8]王沁淘,張明星,賴小林,陳海焱,錢云樓.高溫濾袋的有效清灰強(qiáng)度[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2015,9(03):1318-1322.