顏翠平 黃 梅 馬小輝 林莉君 樊欽宇 劉安雄 嚴(yán)紹文

（1.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院,四川 綿陽 621010;2.固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室,四川 綿陽 621010;3.成都市城市安全與應(yīng)急管理研究院,四川 成都 610031）

粉塵主要來自于人類活動,包括工業(yè)生產(chǎn)、人們?nèi)粘Ｉ罨顒右约敖煌ㄟ\輸。工業(yè)生產(chǎn)是粉塵的最主要來源,火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、建材廠,化工廠、有色金屬廠以及礦山作業(yè)區(qū)等工業(yè)生產(chǎn)區(qū)都產(chǎn)生了大量的粉塵[1]。隨著粉體處理技術(shù)的發(fā)展,以及我國對粉塵排放濃度標(biāo)準(zhǔn)的逐年提高,捕集和回收粉塵的要求也在不斷提高。這就要求除塵設(shè)備對微小粉塵的捕集率高、收集純度高,適用范圍廣,排放濃度低等特點。而傳統(tǒng)濾料在工業(yè)使用過程中存在兩大不容忽視的問題,一是濾料易破損,使用壽命較短;二是收集潮解、黏附性粉體時除塵器堵塞濾料糊袋的問題。由于經(jīng)過反復(fù)的過濾、清灰、清洗和安裝等工藝導(dǎo)致濾料磨損,表面粗糙變毛甚至變形,變毛的纖維性濾料在脈沖清灰過程中容易與粉體一起剝落,使得粉體回收的純度變低;另外破損的濾料使得粉體通過濾料發(fā)生泄漏的概率大大增加,這不僅導(dǎo)致除塵器的過濾精度降低,泄露的粉塵還將直接導(dǎo)致粉塵排放濃度增加[2]。因此,磨損嚴(yán)重的濾料只能更換才能保證其除塵性能,這不僅增加了設(shè)備運行成本,廢棄的濾料也給環(huán)境帶來了污染。使用PTFE覆膜濾筒分別對高嶺土（d50=5.531μm）以及勃姆石（d50=0.784 μm）2種粉體進行收集,粉體黏附在濾筒褶皺里,有效過濾面積逐漸減少,最終清灰失效,導(dǎo)致粉體堆積板結(jié)覆蓋了濾筒整個表面。

脈沖噴吹塑燒板除塵器與傳統(tǒng)濾袋濾筒除塵器的區(qū)別就是濾料的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)不同,它是由高分子材料通過特殊燒結(jié)工藝形成的剛性波浪式多孔結(jié)構(gòu)濾料,由PE基板和PTFE覆膜組成,覆膜不只是涂于濾板表面,而是填充到了濾板孔隙內(nèi)部。這樣的涂層結(jié)構(gòu)使得塑燒板對超細(xì)粉體也有超高捕集率[3-4],其中對于1μm以上粉塵的捕集效率高達99.99%,粉塵排放濃度小于1 mg/m3,能實現(xiàn)超低排放[5-6]。這種特殊的覆膜材料使得塑燒板表面光滑,能有效收集吸水性黏附粉體[6-8]。另外過濾原件一體化剛性設(shè)計使得塑燒板濾料在脈沖清灰時不會變形,附著在板上的粉塵是成塊狀豎直掉落的,不會發(fā)生由形變帶來二次揚塵?；谝陨咸匦?塑燒板多用于貴重粉質(zhì)的回收以及高濕煙塵等特殊作業(yè)場所[9]。但由于其價格昂貴、工業(yè)穩(wěn)定運行參數(shù)未知,導(dǎo)致其暫未受到廣泛推廣。因此,對塑燒板除塵器過濾清灰性能影響因素的研究為其推廣以及解決黏附性粉體收集問題都有極其重要的意義。

國內(nèi)文獻中有一部分學(xué)者對塑燒板的材料結(jié)構(gòu)特征,清灰性能特點等做了一定的定性描述,但對于塑燒板除塵器的具體實驗研究參考資料較少,其中關(guān)于脈沖噴吹參數(shù)組合問題,劉鵬[10]通過對塑燒板數(shù)值模擬分析表明:噴射間距、噴嘴直徑、脈沖壓力的最優(yōu)組合值為66 mm、8 mm、0.6 MPa;蔡龍[11]等指出塑燒板除塵器擁有更低的粉塵出口濃度（≤1 mg/m3）,除塵設(shè)備阻力非常穩(wěn)定,壓力損失幾乎保持不變。目前關(guān)于塑燒板過濾清灰性能的研究只有數(shù)值模擬這類方法。塑燒板除塵器的清灰性能的實驗研究空缺,塑燒板除塵器在收集吸水黏附性粉體穩(wěn)定運行的噴吹清灰參數(shù)未知。因此本項目應(yīng)用自建的塑燒板除塵器工業(yè)覆粉實驗平臺,參照傳統(tǒng)除塵器清灰性能的研究方法,以除塵器阻力、粉塵排放濃度作為評價清灰效果指標(biāo),對塑燒板除塵器過濾清灰性能的影響因素以及除塵器收集黏附性粉體穩(wěn)定運行參數(shù)等問題進行實驗研究。

1 實 驗

1.1 實驗設(shè)備

工業(yè)覆粉實驗由實驗室搭建的可容納4個塑燒板的除塵器進行。實驗平臺裝備如圖1所示,平臺由供氣設(shè)備、除塵器箱體、噴吹裝置、進料裝置組成。其中供氣設(shè)備包括WW-0.9/10B-Q型全無潤滑空氣壓縮機、HAD-1SNF型冷凍式干燥機、減壓閥以及氣包;除塵器箱體可容納4塊尺寸為560 mm×52 mm×1 200 mm的塑燒板;噴吹裝置由型號為DMF-Z-20的直角型脈沖閥、型號為SXC-8A1的脈沖控制儀、DN25的噴吹管4根（每根管道上開9個噴孔,分別對應(yīng)塑燒板的9個空腔,噴孔直徑為6 mm,孔間距為53 mm）組成。進料裝置包括振動下料機、下料漏斗以及電控器。另外選用2臺風(fēng)機并聯(lián)以滿足設(shè)計過濾風(fēng)速需求,風(fēng)機1型號為XFC-7500型漩渦氣泵式風(fēng)機（最大處理風(fēng)量520 m3/h）、風(fēng)機2型號為Ring-BlowerRB100型環(huán)形鼓風(fēng)機（最大處理風(fēng)量630 m3/h）。

圖1 塑燒板除塵器清灰平臺示意Fig.1 Schematic diagram of dust removal platform of sintered plastic filter dust collector

塑燒板除塵器在入料口需要用稱重設(shè)備控制入料粉塵濃度,在進行粉塵收集過程中需要全程對其除塵器阻力、粉塵排放濃度以及風(fēng)機出口風(fēng)速進行檢測與記錄。所用到的測量設(shè)備包括稱重儀、風(fēng)速儀、粉塵濃度儀和U型管。其中風(fēng)速儀來自瑞典Swema公司,其型號為Air50,可測量風(fēng)速、溫度以及風(fēng)量;粉塵排放濃度監(jiān)控儀器是美國TSI品牌型號為8533EP的環(huán)境監(jiān)測儀器。該設(shè)備可以同時測量5個不同粒徑段的質(zhì)量濃度分布,分別有PM1,PM2.5,PM4,PM10以及總塵。測量的濃度值范圍為0.001～150mg/m3,在實驗開始至結(jié)束過程中,將濃度儀放于風(fēng)機出口進行全程監(jiān)控,可實時觀察每一秒下的粉塵排放濃度,每隔5 s系統(tǒng)自動儲存一組數(shù)據(jù)。

1.2 實驗設(shè)計

本實驗用可容納4個尺寸為560 mm×52 mm×1 200 mm的塑燒板除塵器對超細(xì)黏附性粉體進行收集。通過改變不同的氣固濃度、過濾風(fēng)速以及脈沖條件,測試除塵器阻力以及粉塵排放濃度等方法,對塑燒板除塵器針對超細(xì)黏附性粉體收集的清灰性能以及影響因素進行研究。實驗選用高嶺土和勃姆石2種粉體進行工業(yè)覆粉,2種粉體性質(zhì)如表1所示,高嶺土由于其較強的吸水特性而黏附,勃姆石則因為超細(xì)易團聚流動性差也具有黏附作用,二者都滿足本次實驗對粉體黏性的要求。

表1 2種粉體的性質(zhì)對比Table 1 Comparison of the properties of the two powders

實驗中固定參數(shù)值不變的有:脈沖寬度80 ms、4支噴吹孔徑為6 mm的噴吹管、噴吹距離45 mm、電磁閥為DMF-Z-20直角式脈沖閥。實驗中隨清灰效果改變的噴吹參數(shù)有:初始噴吹壓力為0.4 MPa、初始脈沖間隔為10 s。若除塵器阻力較大即清灰效果不好時則考慮增加噴吹壓力,若除塵器阻力穩(wěn)定則考慮增加脈沖間隔以節(jié)約能源。

實驗中的變量參數(shù)有:①過濾風(fēng)速選取0.6、0.8、1.0、1.2 m/min;②粉塵濃度選取 15、25、35、45 g/m3。

實驗前,對除塵器進行安裝,保證氣密性;將供氣裝置、噴吹裝置以及下料裝置與除塵器進行連接;脈沖噴吹參數(shù)設(shè)置:脈沖寬度為0.08 s、脈沖間隔為10 s、脈沖周期為0、脈沖回路為4、氣包脈沖壓力為0.4 MPa;調(diào)節(jié)風(fēng)機變頻器和振動加料機以滿足設(shè)計的過濾風(fēng)速與氣固濃度值;實驗開始每5 min進行1次U型管壓力讀數(shù)以及2臺風(fēng)機出口風(fēng)速的測量和記錄,實驗全程對風(fēng)機出口的粉塵排放濃度進行檢測與記錄。隨時通過除塵器透明鋼化玻璃觀察塑燒板除塵器的過濾清灰情況,并做相關(guān)現(xiàn)象拍照備注。

2 結(jié)果與分析

2.1 脈沖間隔、脈沖壓力對塑燒板除塵器阻力的影響分析

噴吹壓力可以決定塑燒板除塵器的單次噴吹清灰強度,在實驗過程中如有清灰困難就會通過提高噴吹壓力以提高清灰強度。脈沖間隔指的是相鄰2個脈沖閥都輸出開閥信號的時間間隔,直接決定了壓縮空氣的消耗量[12],脈沖間隔設(shè)置時間越短,即噴吹周期越短,在相同的清灰時間內(nèi),脈沖閥工作的次數(shù)越多,清灰次數(shù)越多。但脈沖閥的多次使用不僅使得耗氣量增加,還加速了脈沖閥這一易損件的耗損,增加了除塵設(shè)備的運行成本。因此,在除塵器入口氣固濃度小,濾料上積灰少,清灰效果較好的情況下可適當(dāng)增加脈沖間隔以節(jié)約能源,反之應(yīng)縮短脈沖間隔。

為了定量分析脈沖間隔以及壓力對塑燒板除塵器清灰效果影響。選取高嶺土粉體進行工業(yè)覆粉實驗。如圖2所示,當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6 m/min、噴吹壓力為0.4 MPa、氣固濃度為 15 g/m3時,實驗的前5 min,除塵器的阻力上升較快。這是因為潔凈的塑燒板突然開始過濾粉體,大量的粉體附著在濾板上使得除塵器的阻力快速上升,5 min之后,阻力上升明顯減慢,且逐漸趨于穩(wěn)定。最終阻力由95 Pa上升到155 Pa。除塵器阻力較小,可能是由于粉塵氣固濃度較低,粉塵附著在塑燒板上就立即被脈沖噴吹氣流吹下。后續(xù)實驗增大了粉塵氣固濃度至45 g/m3、脈沖間隔增至120 s,讓更多的粉體有充足的時間附著在濾板上進行過濾,實驗結(jié)果表明塑燒板除塵器的阻力呈現(xiàn)的規(guī)律為前5 min突增隨后緩慢上升最后穩(wěn)定。前60 min的阻力變化分別為125～160、130～170、130～180 Pa,60 min后增加了40 s的脈沖間隔,各氣固濃度下除塵器阻力僅僅只增加了5 Pa。結(jié)果表明當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6m/min時,塑燒板除塵器的運行阻力較小且穩(wěn)定,脈沖間隔對塑燒板除塵器的阻力影響較少。因此,塑燒板除塵器在阻力穩(wěn)定的情況下可考慮增加脈沖間隔以減少耗氣量與脈沖閥的耗損。脈沖除塵器總耗氣量計算:

圖2 脈沖間隔對塑燒板除塵器運行阻力影響Fig.2 Effect of pulse interval on operation resistance of sintered plastic filter dust collector

式中,a為附加系數(shù),取1.2;n為脈沖閥數(shù)量,本次覆粉實驗取4;q為閥單次噴吹耗氣量,DMF-Z-20型脈沖閥取27 L/（閥·次）;T為噴吹周期;t為脈沖間隔,s。

對于有4個脈沖閥的塑燒板除塵器,不同脈沖間隔的耗氣量與脈沖次數(shù)如表2所示,數(shù)據(jù)表明脈沖間隔與除塵器耗氣量和脈沖次數(shù)成反比。其中,脈沖間隔為10 s時,除塵器的耗氣量和脈沖次數(shù)是脈沖間隔為120 s時的12倍。因此,適當(dāng)增加脈沖間隔可減少能耗,節(jié)約能源。但當(dāng)除塵器運行阻力不穩(wěn)定時脈沖間隔的增加則會增大除塵器運行阻力。

表2 不同脈沖間隔的耗氣量與脈沖次數(shù)Table 2 Gas consumption and pulse times at different pulse intervals

如圖3所示,在過濾風(fēng)速為1.0 m/min、氣固濃度為15 g/m3、脈沖壓力為0.4 MPa時,除塵器阻力持續(xù)上升,實驗進行了65 min依然未穩(wěn)定。脈沖間隔從120 s減少到10 s,塑燒板除塵器的運行阻力有所降低,從最大1 510 Pa減少到1 135 Pa。數(shù)據(jù)表明脈沖間隔的減少對除塵器阻力有一定的控制作用,但就此清灰參數(shù)條件下依然無法使塑燒板除塵器持續(xù)穩(wěn)定的清灰。因此,在此過濾風(fēng)速、氣固濃度的清灰參數(shù)下保持脈沖間隔10 s不變,調(diào)節(jié)脈沖壓力至0.5 MPa,進行了覆粉實驗。如圖4所示,由于脈沖壓力的增加,除塵器阻力明顯降低,并且較快地趨于穩(wěn)定。阻力從1 135 Pa降低到420 Pa?？梢娒}沖壓力的增加能有效提高塑燒板除塵器的清灰性能,保證除塵器穩(wěn)定運行。

圖3 脈沖間隔對塑燒板除塵器運行阻力影響Fig.3 Effect of pulse interval on operation resistance of sintered plastic filter dust collector

圖4 脈沖壓力對塑燒板除塵器運行阻力影響Fig.4 Effect of pulse pressure on operation resistance of sintered plastic filter dust collector

綜上所述,工業(yè)上針對塑燒板除塵器對粉體進行收集過程中,可根據(jù)除塵器阻力的大小調(diào)節(jié)脈沖間隔以及脈沖壓力。為了后續(xù)控制變量,研究清灰參數(shù)對塑燒板除塵器清灰性能的影響,脈沖間隔選擇10 s,噴吹壓力選擇0.4～0.5 MPa。

2.2 過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器清灰性能的影響

為探究過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器的清灰性能影響,選用高嶺土和勃姆石2種粉體進行覆粉實驗。利用實驗測試的除塵器阻力、風(fēng)機出口風(fēng)速、粉塵排放濃度數(shù)據(jù)以及拍攝的照片對塑燒板除塵器的清灰影響進行分析。

2.2.1 設(shè)備阻力分析

過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器阻力影響如圖5所示,塑燒板除塵器初始阻力以及實驗后期阻力都隨過濾風(fēng)速的增加而變大。這是因為過濾風(fēng)速越大,除塵器空腔內(nèi)的負(fù)壓越大,含塵氣流作用在濾板上的力越大,對除塵器清灰的性能要求更高,需要更大脈沖強度才能將黏附在濾板上的粉塵層清理下來。如圖5（a）所示,對于高嶺土粉體,過濾風(fēng)速為0.6～1.0 m/min時,除塵器阻力快速趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定時的阻力分別為155 Pa、280 Pa、420 Pa。當(dāng)過濾風(fēng)速增加到1.1 m/min時,除塵器阻力持續(xù)緩慢上升,運行80min依然未達到穩(wěn)定,阻力值上升到980 Pa。 當(dāng)過濾風(fēng)速增加到1.2 m/min時,除塵器阻力增長速度變快,阻力上升到4 600 Pa,脈沖噴吹對附著在塑燒板上的粉體幾乎沒有作用,堆積在塑燒板上逐漸變厚,清灰失效,停機后對塑燒板進行拍照如圖6所示。實驗數(shù)據(jù)表明過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器的阻力影響較大,在過濾風(fēng)速0.6～1.0 m/min時能保證塑燒板除塵器穩(wěn)定運行。對于大于1.0 m/min的過濾風(fēng)速需要增加噴吹壓力（＞0.5 MPa）,以降低設(shè)備阻力。綜合考慮,塑燒板除塵器收集高嶺土這類吸水性黏附粉體的過濾風(fēng)速不易大于1.1 m/min。

圖5 過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器阻力的影響Fig.5 Effect of filtration wind velocity on resistance of sintered plastic filter dust collector

圖6 塑燒板除塵器收集高嶺土1.2m/min過濾風(fēng)速下清灰失效圖Fig.6 Failure diagram of ash removal under filtration wind velocity of 1.2 m/min for ceramic clay collected by sintered plastic filter dust collector

如圖5（b）所示,對于勃姆石粉體的收集實驗數(shù)據(jù)表明,當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6～0.8 m/min時,系統(tǒng)阻力也是較快趨于穩(wěn)定,穩(wěn)定時的阻力分別為325 Pa、435 Pa。當(dāng)過濾風(fēng)速為1.0 m/min時,系統(tǒng)阻力持續(xù)穩(wěn)定上升,實驗進行130 min依然沒有穩(wěn)定,阻力值上升至1 020 Pa。對比高嶺土粉體收集的系統(tǒng)阻力,發(fā)現(xiàn)勃姆石相對高嶺土更難收集,這可能是因為勃姆石粒徑比高嶺土小以及流動性比高嶺土差,導(dǎo)致勃姆石的黏附性比高嶺土強。因此在過濾風(fēng)速為1.0 m/min、噴吹壓力為0.5 MPa下收集勃姆石粉體時的設(shè)備阻力都無法穩(wěn)定。綜合可得塑燒板除塵器在收集勃姆石這一類超細(xì)黏附性粉體所適用的過濾風(fēng)速為0.6～0.8 m/min,更高的過濾風(fēng)速需要加大脈沖強度（脈沖壓力＞0.5 MPa）,不宜選用更大的過濾風(fēng)速。

2.2.2 風(fēng)機出口風(fēng)速分析

由過濾風(fēng)速設(shè)計值0.6～1.2 m/min可反算出風(fēng)機1出口設(shè)計風(fēng)速為8.021 m/s、10.695 m/s、13.368 m/s、14.705 m/s、16.042 m/s,風(fēng)機2出口設(shè)計風(fēng)速為11.977 m/s、15.97 m/s、19.962 m/s、21.959 m/s、23.955m/s。覆粉實驗過程中每5min對2臺風(fēng)機出口風(fēng)速進行了測量并記錄,由于2臺風(fēng)機并聯(lián),出口風(fēng)速變化規(guī)律相似,選用風(fēng)機1的出口風(fēng)速變化值進行分析。

如圖7所示,其中對高嶺土粉體的收集,當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6～1.0 m/min時,風(fēng)機出口風(fēng)速維持在8.5 m/s、11.0 m/s、13.5 m/s上下,與設(shè)計值相差在±0.5 m/s以內(nèi),表明塑燒板除塵器在此條件下的設(shè)計風(fēng)量得到保障,且除塵器運行穩(wěn)定。當(dāng)過濾風(fēng)速為1.1 m/min時,風(fēng)機出口風(fēng)速有緩慢降低,過濾風(fēng)速達到1.2 m/min時,風(fēng)機出口風(fēng)速則在持續(xù)下降,從初始值15.92 m/s下降到11.57 m/s,與設(shè)計值相差4.5 m/s,可以反推出除塵器處理風(fēng)量以及過濾風(fēng)速也在下降,除塵器清灰失效。另外對勃姆石粉體收集過程中,除塵器出口風(fēng)速變化圖可以看出,當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6～0.8 m/min時,風(fēng)機出口風(fēng)速維持在7.7 m/s、10.2 m/s上下,而當(dāng)過濾風(fēng)速為1.0 m/min時,風(fēng)機出口風(fēng)速有緩慢降低,從初始值13.28 m/s下降到12.46m/s,與設(shè)計值相差0.9m/s。以上的數(shù)據(jù)變化規(guī)律都能和除塵器阻力變化相對應(yīng),除塵器阻力的上升不僅導(dǎo)致風(fēng)機所耗功率增加,還將減少除塵器的處理風(fēng)量,使得除塵性能降低。

圖7 過濾風(fēng)速對塑燒板除塵器出口風(fēng)速的影響Fig.7 Effect of filtration wind velocity on outlet wind velocity of sintered plastic filter dust collector

2.2.3 粉塵排放濃度分析

塑燒板除塵器覆粉實驗全程的粉塵排放濃度都使用了粉塵濃度儀進行檢測與記錄,如圖8所示,過濾風(fēng)速對粉塵排放濃度沒有明顯的影響。其中對高嶺土粉體收集的排放濃度數(shù)據(jù)可以看出當(dāng)過濾風(fēng)速為0.6～1.1 m/min時,粉塵出口濃度一直處于一個穩(wěn)定的狀態(tài),平均值分別為0.080 mg/m3、0.145 mg/m3、0.104 mg/m3、0.075 mg/m3,遠遠小于1 mg/m3。當(dāng)過濾風(fēng)速為1.2 m/min時,也就是塑燒板除塵器清灰失效的時候,粉塵排放濃度也逐漸上升。其中,在除塵器阻力為1 830 Pa時對應(yīng)的粉塵排放濃度為1.02 mg/m3,已經(jīng)開始大于1 mg/m3;當(dāng)除塵器阻力上升至3 400 Pa時,排放濃度增加到了4.55 mg/m3。對于勃姆石粉體收集的排放濃度數(shù)據(jù)圖可得,過濾風(fēng)速為0.6～1.0 m/min時,粉塵排放濃度平均值分別為0.191 mg/m3、0.152 mg/m3、0.188 mg/m3。雖然相對高嶺土而言數(shù)值有所增加,但依然遠遠小于1 mg/m3,排放濃度的增加是因為勃姆石的粒徑比高嶺土細(xì)很多。在過濾風(fēng)速為1.0 m/min時后期的排放濃度有明顯的上升,這是因為除塵器阻力也在緩慢上升未穩(wěn)定,但最大值也只有1.58 mg/m3。

圖8 過濾風(fēng)速對粉塵排放濃度影響Fig.8 Effect of filtration wind velocity on dust emission concentration

綜上所述,當(dāng)塑燒板除塵器的系統(tǒng)阻力較小且穩(wěn)定的情況下,粉塵排放濃度遠遠小于1 mg/m3,當(dāng)除塵器清灰失效時,粉塵排放濃度會逐漸上升。有可能是因為當(dāng)清灰失效時,附著在塑燒板上的粉塵層會越積越厚,不斷的過濾使得除塵器內(nèi)負(fù)壓增加,作用于濾板上,使得小顆粒穿過濾板孔隙從風(fēng)機出口逃逸,造成排放濃度的增加。因此,為實現(xiàn)粉塵的超低排放,應(yīng)該加強對除塵器系統(tǒng)阻力的控制。

2.3 氣固濃度對塑燒板除塵器清灰性能的影響

氣固濃度即為除塵器入口的含塵氣流濃度,氣固濃度越高,相同時間里塑燒板過濾的粉塵越多,粉塵黏附在濾板表面的量越多,對除塵器的清灰性能的要求也越高。下面將從除塵器阻力、風(fēng)機出口風(fēng)速以及粉塵排放濃度的角度進行氣固濃度對塑燒板除塵器清灰性能影響分析。

（1）系統(tǒng)阻力與風(fēng)機出口風(fēng)速分析。由于在對高嶺土粉體進行工業(yè)覆粉實驗,當(dāng)過濾風(fēng)速為1.1、1.2 m/min時,塑燒板除塵器的系統(tǒng)阻力未達到平衡,清灰失效。因此選取過濾風(fēng)速為0.6～1.0m/min下除塵器能穩(wěn)定運行的數(shù)據(jù)進行對氣固濃度的影響分析。如表3所示,在各個過濾風(fēng)速下的除塵器的穩(wěn)定阻力隨著氣固濃度的增大而不斷上升。其中,對于高嶺土粉體收集的數(shù)據(jù)來看,過濾風(fēng)速0.6～1.0 m/min,氣固濃度從15 g/m3增加到45 g/m3,除塵器穩(wěn)定運行的系統(tǒng)阻力分別上升了30 Pa、70 Pa、100 Pa。表面過濾風(fēng)速越大,除塵器入口的含塵氣流濃度對除塵器系統(tǒng)阻力的影響越明顯。然而對于勃姆石粉體,阻力分別上升75 Pa、55 Pa,氣固濃度的變化對除塵器阻力影響與過濾風(fēng)速的相關(guān)性不大。這是因為對于勃姆石粉體,過濾風(fēng)速為0.8 m/min時就需要0.5 MPa的噴吹壓力才能使塑燒板除塵器穩(wěn)定運行,這恰好說明了噴吹壓力對塑燒板除塵器清灰強度的重要影響。另外,從風(fēng)機出口穩(wěn)定風(fēng)速值可以看出,只要塑燒板除塵器在穩(wěn)定運行,風(fēng)機出口風(fēng)速與除塵器阻力一樣會維持穩(wěn)定。與氣固濃度的影響相關(guān)性較小。當(dāng)除塵器清灰失效后,風(fēng)機出口風(fēng)速會因為系統(tǒng)阻力的上升而逐漸下降。與2.2.2節(jié)對出口風(fēng)速的分析一致。

表3 不同過濾風(fēng)速、氣固濃度條件下除塵器阻力與風(fēng)速值Table 3 Resistance and wind velocity of dust collector under different filtration wind velocity and gas-solid concentration

（2）粉塵排放濃度分析。不同的氣固濃度對塑燒板除塵器粉塵出口濃度變化對比數(shù)據(jù)如表4所示,數(shù)據(jù)表明粉塵排放濃度隨氣固濃度的改變變化不明顯。勃姆石粉體收集除塵器的平均排放濃度普遍大于高嶺土,這是因為勃姆石粉體的粒徑遠小于高嶺土,超細(xì)的粉體顆粒在塑燒板除塵與清灰過程中更易發(fā)生逃逸。從整體來看,塑燒板除塵器穩(wěn)定運行的排放濃度遠低于1 mg/m3。這與2.2.3節(jié)對粉塵排放濃度的分析一致。

表4 氣固濃度對粉塵排放濃度影響數(shù)據(jù)Table 4 Effect data of gas-solid concentration on dust emission concentration

綜合以上覆粉實驗的結(jié)果分析來看,噴吹壓力、脈沖間隔、過濾風(fēng)速以及氣固濃度對塑燒板除塵器的清灰性能都有很大的影響。其中,噴吹壓力的增大較脈沖間隔的減少更能降低除塵器系統(tǒng)阻力,過濾風(fēng)速較氣固濃度對除塵器系統(tǒng)阻力的影響性更大。因此塑燒板除塵器在工業(yè)應(yīng)用過程中,在除塵器阻力較小且穩(wěn)定的情況下可適當(dāng)增加脈沖間隔減小噴吹壓力,以降低除塵設(shè)備的能耗,可用于較高氣固濃度、過濾風(fēng)速的工業(yè)環(huán)境;相反則應(yīng)減小脈沖間隔增加脈沖壓力以保證除塵器穩(wěn)定運行。

3 結(jié) 論

（1）改變噴吹壓力（0.4～0.5 MPa）和脈沖間隔（10～120 s）,對高嶺土粉體進行了工業(yè)覆粉實驗,從除塵器阻力以及能耗的角度,系統(tǒng)分析了噴吹參數(shù)對除塵器性能的影響。為后期對塑燒板除塵器清灰性能影響參數(shù)實驗研究選定了脈沖間隔為10 s,噴吹壓力為0.4～0.5 MPa,以保障實驗數(shù)據(jù)的可對比性。

（2）改變氣固濃度（15～45 g/m3）和過濾風(fēng)速（0.6～1.2 m/min）,對高嶺土和勃姆石2種粉體進行了工業(yè)覆粉實驗,分別從除塵器系統(tǒng)阻力、風(fēng)機出口風(fēng)速和粉塵排放濃度的三大角度系統(tǒng)地進行了塑燒板除塵器的過濾清灰性能分析。得出了塑燒板除塵器阻力與過濾風(fēng)速、氣固濃度成正比的規(guī)律;得到了塑燒板除塵器收集2種不同類型粉體時除塵器設(shè)備穩(wěn)定運行的過濾風(fēng)速、氣固濃度以及系統(tǒng)穩(wěn)定阻力,即塑燒板收集高嶺土和勃姆石穩(wěn)定運行的過濾風(fēng)速范圍分別為0.6～1.0 m/min,0.6～0.8 m/min,設(shè)備穩(wěn)定阻力值的范圍分別為155～520 Pa,325～500 Pa（氣固濃度為15～45 g/m3）;驗證了塑燒板除塵器穩(wěn)定運行時具備超低排放濃度（遠遠小于1 mg/m3）;上述實驗結(jié)果對塑燒板除塵器的工業(yè)使用推廣提供了理論指導(dǎo)以及技術(shù)支撐作用。