刘立平
摘 要：旋喷布袋除尘器是作为半干法脱硫后除尘的主要设备。它的结构特殊性使得其更适合于高浓度粉尘的处理。旋喷除尘器比传统的行喷吹布袋除尘器在结构上更加紧凑，相同的面积上能比行喷吹布袋除尘器处理更多的烟气量。它在粉尘沉降上有更大的沉降空间，容易实现粉尘的预沉降。它的超低压旋转喷吹技术能确保清灰时，压缩空气对滤袋过滤纤维层的膨胀影响最小，使得过滤的精度更高，能实现半干法脱硫后的粉尘超净排放（<5mg/Nm3）。该文介绍了旋喷布袋除尘器的组成，提供了设计上的一些关键技术。
关键词：旋喷布袋除尘器 喷吹管 旋喷装置 清灰系统 灰斗流化风
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）02（a）-0050-02
1 结构组成
旋喷布袋除尘器一般是由烟气进口、钢架、灰斗、中箱体滤袋室、上箱体净气室、旋喷装置、布袋清灰系统、灰斗流化风系统及灰斗流化布输送装置、灰斗蒸汽加热系统等组成。
2 关键技术
2.1 烟气流速控制技术
烟气进入旋喷布袋除尘器的流速需要进行控制，以保证除尘器的最佳运行效果和排放指标。根据工程经验，进入中部箱体的流速一般控制在3～4m/s范围内，在这个速度区间，高浓度粉尘的大颗粒粉尘将沉降到下部的灰斗中。烟气流在中箱体滤袋室向上运动的速度0.8～1.2m/s，这可以保证在清灰时，堆积的粉尘下落时，不会被上升的烟气流托起并重新吸附在滤袋外表面。滤袋底部距离烟气进口上表面的高度一般维持在3～4m高度，以保证有充足的粉尘自由沉降空间，能让烟气中大部分大颗粒粉尘和小颗粒粉尘自沉降到灰斗中，减轻滤袋的过滤负荷。烟气流速控制技术主要是对旋喷除尘器的结构设计提出了相关的要求。
2.2 花板布置技术
旋喷除尘器一般设为若干个仓，每个仓都有一个单独的旋喷装置和单独的花板布置。花板布置滤袋孔以净气室单仓室花板平面中心点（旋喷装置下部转动轴中心）为圆心，依次分为第一环、第二环、到最外侧第N环。环间距为固定值。最内侧环布置的花板孔最少，最外侧环布置的花板孔最多。花板孔为椭圆形鲁奇结构，孔与孔边缘的距离恒定。为了保证安装精度和与滤袋安装的密封效果，一般采用激光切割技术，这样可以保证孔边缘的粗糙度在6.3μm范围内。花板孔外形尺寸常规控制在168mm×78mm，并成为旋喷除尘器的行业标配之一。
2.3 旋喷装置设计技术
旋喷装置技术包括旋转驱动装置和喷吹管技术。
旋喷装置采用的是模糊喷吹策略。运行时，在某一喷吹时刻，罗茨风机提供的压缩气流可能会喷到滤袋袋口，也可能会喷到花板上。在外面的操作者看来，是不能确定旋喷装置喷吹的准确位置的。旋喷是靠概率理论来完成喷吹作业，保证喷吹效果。且由于喷吹脉宽的设置，在某一喷吹脉宽内，喷吹气流可能会喷吹花板后又划入某一滤袋口喷吹。这种喷吹方式与传统的行喷吹是完全不同的。
2.3.1 旋转驱动装置
该装置（图1）在组成上主要包括减速电机、旋转配对大小齿轮组、固定齿轮箱、齿轮箱上部的储气罐脉冲阀组件、齿轮箱下部的与大齿轮一同转动的中间管、下部转动支撑装置及上部固定管与中间管之間的转动密封结构。考虑到结构形式及承载，大齿轮采用回转支承结构。大齿轮外侧为活动端，内测为固定端。大齿轮活动端带动固定在其上的中间管组件一同缓慢转动，提供给清灰的旋转动力。大齿轮一般都很大，其分度圆直径有时候可以达到550mm，内径也能达到440mm以上，以方便中间导气管穿过。大小齿轮加工精度要求很高，齿轮齿面粗糙度一般要求3.2μm。减速电机一般采用蜗杆蜗轮减速电机，电机输出轴转速一般为1～1.2r/min，电机功率一般为0.18kW左右。
2.3.2 喷吹管技术
与传统的行喷吹布袋除尘器不同的是，旋喷喷吹管一般为方形结构，且越靠近中间导气管，截面积越大，越远离中间导气管，截面积越小，这符合喷吹气量变化性的要求。喷嘴为扁平状结构，适合于对椭圆形滤袋进行喷吹。喷嘴出口截面尺寸一般为76mm×12mm，不论与中间导气管距离的远近。这形成旋喷行业的标配结构之一。应当注意：喷嘴长端与滤袋孔长端平行。
考虑到稳定性要求，每个旋喷结构一般配置3～4个喷吹管，最常见的是4个配吹管结构。喷吹管与中间导气管用法兰连接固定，远离中间导气管的末端用拉杆与中间导气管顶部连接，起到增强喷吹的稳定性作用。单个喷吹管的喷嘴设置也是有特助要求的，需要4个喷吹管协作，通过概率论，达到每个椭圆形滤袋都能均匀受到喷吹气流的清灰。基于这种状况考虑，喷吹管组中，可能只有一只喷吹管在靠近中间导气管的第一个位置设置有喷嘴，其他都没有设置。依次类推，第二个喷嘴或许在另外一只喷吹管上，而其他喷吹管都没有设置。随着距离中间导气管越来越远，根据概率论的要求，则所有喷吹管设置喷嘴的概率增大。直到最后几个靠近边缘的滤袋环，则几乎每个喷吹管都设置该环的喷嘴。因此，根据概率论及平均喷吹原则，单个旋喷装置所能达到的最大喷吹环数是有上限的，设计上需要合理考虑旋喷的能力。
如果处理较大的烟气量，采用更多的滤袋，则考虑增加旋喷机构，实现分仓室旋喷清灰的技术。
2.4 清灰系统技术
采用了低压力的罗茨风机提供约40kPa的压缩气流来满足旋喷装置的清灰气流流量要求。传统行喷吹提供的压缩空气压力约为0.3MPa（300kPa）。因此，旋喷清灰是超低压清灰，基本上不会造成滤袋的瞬时膨胀，纤维瞬时舒张，局部细微粉尘逃逸的状况，能实现喷吹时的超精密过滤。旋喷清灰的机理是喷入滤袋的超低压气流造成滤袋的瞬时抖动，从而使粉尘层脱落。罗茨风机在设置上一般是一用一备（根据清灰气量需要确定）。由于罗茨风机一直在运行中，清灰系统却不一定在运行中，为了防止罗茨风机出现事故，需要设置安全阀及消音器，保证罗茨风机多余的气量通过安全阀释放，通过消音器消音，达到环保要求。根据工况不同，建议压缩气流经过加热装置加热至90℃后送入旋喷系统。
清灰系统设计包括储气罐的选择、脉冲阀的选取，这两者都与喷吹管喷嘴对应的喷吹面积有一定的关系。确切来说，根据喷吹管喷嘴的面积，确定清灰设备中间导气管总管的截面面积，根据总管的截面面积确定脉冲阀的尺寸，根据脉冲阀的喷吹气量确定本身的储气罐的大小。根据工程经验和经济原则，总管截面积一般为喷嘴截面积之和的2～2.5倍。储气罐规格一般为脉冲阀一次喷吹气量的5～7倍。
2.5 流化风系统技术
旋喷除尘器一般是为半干法脱硫配置，其灰斗采用船型灰斗，底部接流化布，将循环灰送入脱硫塔。因此，需要对流化布装置提供压缩气流来流化积灰。采用罗茨风机提供流化风，压力一般为40kPa，流量根据工况确定。对于流化风用量，一般有如下公式：
R=60QBL/1000
式中，R为耗气量，单位m3/h;Q为单位面积耗气量，单位m3/m2·min，Q=1.5～2.0;B为气化布宽度，单位mm;L为气化布长度，单位m。
根据当地气温和现场工况的不同，有的时候，需要考虑罗茨风机出来的流化风经过加热装置加热至90℃后才能输送到流化布装置，防止低温气体进入流化布，其中的水汽冷凝造成流化布糊住失效的现象，这一点对于系统的运行十分重要。
3 結语
旋喷布袋除尘器一般是配套半干法脱硫除尘工艺的首选除尘设备。它的超低压喷吹技术和旋喷技术及流化灰输送技术保证了整个除尘器性能的稳定和满足CFB系统连续稳定运行的要求。由于其结构上与传统的行喷布袋除尘器有较大的差异，因此，在设计旋喷布袋除尘器时，除了要考虑其结构上有足够的大颗粒粉尘预沉降空间外，还要考虑花板的布置方式，旋转清灰设备的结构方式及喷吹管的结构设计，还要注意喷吹清灰的压缩空气要求，只有注意了这些要点，才能设计出一个好的旋喷除尘器。
参考文献
[1] 潘云，张博，大型固定行喷布袋除尘器脉冲电磁阀远程控制设计探讨[J].华电技术，2018（10）：50-51.
[2] 张义文，章敬泉.袋式除尘技术在锅炉半干法脱硫脱硝工程中的应用[J].环境工程，2018，36（增刊）：136-138.
[3] 梁栋平，丰产.电袋复合式除尘器的应用及技术探讨[J].机电信息，2019（24）：44-45.
