摘要：通过对某窑炉除尘器系统运行的跟踪观察研究，结合相关理论，找出系统阻力偏高的影响因素，并提出相关措施及建议。
关键词：结露 阻力 运行状况 结构
1、概述
某窑炉除尘器系统，投产近五个多月，除尘器机械设备与电气运行正常；但除尘系统运行阻力值偏高，正常运行时卸料较少，进布袋除尘器烟气温度较高，控制点220℃，给正常生产带来一定的影响。通过对系统运行工艺的长时间跟踪观察及有关运行数据的记录，系统运行状况分析如下。其工艺流程见下图（图1：工艺流程图）。
除尘器系统收集的粉尘主要成份为：二氧化硅 容重0.2～0.8。窑炉燃料为：天然气脉冲除尘器参数为：型号：LQPP400-F，结构：壳体及袋笼为不锈钢304（在线清灰方式），滤袋：130×3000mm，材质：PTFE运行温度：220℃，处理风量：30000m3/h，过滤面积：400㎡，过滤风速：1.25-1.3m/min，设备阻力：1800Pa[1-3]。
2、系统运行状况分析
除尘器系统运行的温度、压力、时间等运行记录如下（表1：除尘系统运行压差、温度、运行时间记录表），根据运行记录数据，得到本系统的运行阻力随系统运行时间的变化，而逐渐骤升。根据运行经验总结，停窑炉后，除尘系统运行半小时后，差压恢复到400 Pa，单个台班卸灰约120kg。运行中发现袋式除尘器阻力偏高，正常运行时卸灰比较少。分析认为，袋式除尘器差压，正常的袋除尘器的运行阻力与设备的相关因素有关，由Hemeon提出的计算袋式除尘器阻力的公式可以看出，除尘器的运行阻力即过滤压降与运行时间有关，随过滤和清灰的变化而变化；滤料和清灰后残留粉尘的阻力与过滤速度、粉尘性质、滤袋材质等有关，当除尘器的过滤速度提高时，设备的运行阻力也会提高，而除尘器设备的机械阻损，与除尘器进出风管、花板、挡板等设计和制造有关，除尘效率一般采用质量法、浓度法来进行分析计算，除尘器制造完成后，机械阻损就会相对确定；下面用质量法来分析[4-6]。
在本系统中，由于过滤速度和本体结构产生的阻力，在常温下实测为400 Pa，而一般情况下仅为200～500Pa，另外，在这三个阻力因素中，能够随清灰作用而改变除尘器运行阻力的因素只是粉尘层因素。 在本除尘系统中，通过记录单个台班总的收尘量约150kg，即使全部附着在滤袋表面，每平方米也只有300g左右。根据国内早在20世纪80年代就有专著介绍粉尘的滤尘量、 过滤风速、 过滤阻力三者关系的实测数据（表2：袋式收尘器过滤风速u、聚尘能力M和滤袋阻力△P关系），也不会大于610Pa。
上述分析可见，本除尘系统阻力偏高不是由结构、过滤风速、粉尘浓度引起的。那么可能的影响因素就只有两方面，一是滤袋材质不适合工况；二是结露。本工艺系统中滤材为PTFE（聚四氟乙烯），几乎耐任何浓度的强酸、强碱、强氧化剂和溶剂的腐蚀，除尘行业案例中只含氟化氯的高温烟气才会引起PTFE这种滤材失效。本例中应该可以排除。那么主要原因就是结露。以下，我们结合本系统分析袋式除尘器的结露问题。所谓结露，通俗地讲，是指含湿空气在一定的气压和温度下，析出饱和水分的现象。析出水分的温度点称之为露点。饱和状态下气体压力越高，则露点越低。空气中湿含量越高，则露点温度越高。当空气中的湿含量一定，含湿空气温度低于该露点温度时，过饱和空气中就会析出水分，即产生结露现象[7-8]；当空气温度高于该露点时则不会析出水分，也就不会产生结露现象。
在整个除尘行业中，脉冲袋式除尘器以其处理风量大、系统阻力小、清灰彻底、有部分脱硫脱氟功能、除尘效率高等优点，得到了广泛的应用。然而，很多除尘器在使用过程中都或多或少地存在着结露现象。如解决不当，将会使除尘器的腐蚀加剧，滤袋水解，缩短除尘器的使用寿命，严重时可使粉尘粘结在滤袋表面堵塞滤袋的气孔，导致除尘器的阻力陡增，直至无法运行。
2.1 除尘器存在漏风现象
由于除尘器存在漏风现象，将外界大量的冷空气吸进除尘器内，使除尘器局部空气温度急剧下降，空气中的水分析出，从而产生结露现象。
造成除尘器漏风的原因很多，有除尘器壳体在制作安装过程中存在漏焊现象造成漏风，有卸料装置密封不严造成漏风，有非标管道在安装过程中存在漏焊现象造成漏风，有除尘器与非标管道法兰连接处密封不严造成漏风等等。本系统中，有漏风存在，但在3%以下，可以排除；主要为冷风阀漏风影响。
2.2 烟气中的含湿量过高
当处理的烟气中含湿量过高，过饱和的水分析出，则产生结露现象。烟气中的水分产生过饱和现象时就会产生结露。本系统中，不但有物料、空气固有的水分，还有燃烧天然气产生的水份。天然气的主要成份为CH4，化学反应：CH4+2O2=CO2+2H2O；在物料完全不含水份的情况下，本例理算含水份26%（体积百分比）。
2.3 烟气温度过低
除尘器处理的烟气本身温度接近或低于露点温度时，也会产生结露。袋除尘的运行温度应高于露点温度25～30℃。袋除尘器相对体积大、降温面积多，原本温度最低加上降温快，易达露点。另外，滤袋对气流中的微小水滴 （ 水雾 ） 有全过滤的“拦截”作用，使水分在此集中析出；降温越多，析水越彻底。本系统中，运行温度在200度左右，可以排除。
2.4 除尘器壳体没有隔热保温措施或效果不佳
除尘器的壳体一般采用钢板结构，而钢板的导热系数很大，当外界空气的温度与除尘器内部烟气温度形成较大温度差时，除尘器的壳体就会形成凝结效应[9-10]，产生结露。除尘器的壳体如果不采取保温隔热措施，或虽然采取了保温隔热措施，但效果不佳时，除尘器的结露现象不可避免。本系统中，除尘器外壳保温效果较好，可以排除。
通过分析可知，系统燃烧天然气产生的大量水份，加之系统温度存在骤变因素，饱和状态水分析出不可避免，从而形成系统结露。所以，影响结露的因素判断为一是掺冷风，二是天然气燃烧产生的水分。通过分析，找出影响系统阻力偏高的主要因素为结露，造成系统正常运行时，布袋难以清灰，阻力上升，影响生产。
3、措施与建议
（1）采用比较低的过滤风速和结构风速（一般在0.6m/min以下，有经验设计0.7 m/min的净过滤风速也没有问题）。从而降低水分及粉尘粒子在滤料上的附着力，使清灰变得非常容易；除尘器的结构及过滤面积在原有的基础上进行扩展。以满足过滤风速和结构风速的要求。
（2）除尘器结构进行改变，采用模块化结构，多室离线清灰方式（完全离线）。
需要具体技术结构支持；采用多室离线清灰式（完全离线），采取其中一室离线干燥后清除灰尘，然后再投入运转，这样轮换循环下去。（原理相当于两台联合使用，其中一台离线干燥后清除灰尘，然后再投入运转。）
（3）更换布袋材质，使布袋的耐温极限提高到320-350度，可以选择玄武岩材质布袋，这样系统运行时可将冷风阀完全关闭，改善结露的形成条件；以提高除尘器运行稳定性。
参考文献
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