上部開口散射器對濾筒的脈沖噴吹實驗研究

摘 要：為減少工業(yè)脈沖噴吹除塵系統(tǒng)中的清灰不均勻問題，減少能源浪費，提出了上部開口散射器，并進(jìn)行單濾筒無粉塵脈沖噴吹實驗，分析了該散射器和無散射器在不同的噴吹壓力和安裝高度下的濾筒清灰性能。相比于無散射器，通過散射器的誘導(dǎo)分流及渦的產(chǎn)生，對濾筒頂部及底部位置的局部清灰有顯著幫助，能改善濾筒的清灰均勻性。上部開口散射器應(yīng)安裝在濾筒口部位置以下，以達(dá)到較高的清灰效率，同時采用上部開口散射器在較低的噴吹壓力下，仍能高效清灰，可降低脈沖清灰的噴吹壓力，節(jié)約脈沖能耗。

關(guān)鍵詞：散射器;脈沖噴吹清灰;側(cè)壁壓力峰值;濾筒

1實驗參數(shù)

脈沖噴吹實驗在無粉塵條件下進(jìn)行，在噴吹距離150mm條件下，試驗參數(shù)噴吹壓力為0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa，安裝高度（指花板距散射器底部的距離）為40、0、-40、-80、-120、-160、-200mm（以花板為水平線，垂直向上為正，向下為負(fù)）。測點1.2.3.4.5分別距離濾筒口100mm、300mm、500mm、700mm、900mm。

2結(jié)果與討論

傳統(tǒng)脈沖噴吹清灰中，存在濾筒上部清灰壓力不足，下部清灰壓力過大的問題。因此，濾料上清灰強度和清灰均勻性都對脈沖噴吹效果有很重要的影響。目前，評價清灰效果好壞的指標(biāo)[1]主要有：側(cè)壁壓力峰值，初始壓力上升速率，反向加速度，平均超壓。本實驗采用側(cè)壁壓力峰值及其平均值作為清灰強度的評價指標(biāo)，L.M. Lo [2]等指出濾袋的側(cè)壁壓力峰值在一定范圍內(nèi)越大，除塵器的清灰性能越好，但側(cè)壁壓力峰值過大，會導(dǎo)致濾料破損，增大耗氣量，造成過度清灰。研究發(fā)現(xiàn)，需要400-500Pa的側(cè)壁壓力峰值才能有效地清灰[3]。

2.1 噴吹壓力對濾筒側(cè)壁壓力峰值分布的影響

由圖2可知，隨噴吹壓力的增大，濾筒上各測點的側(cè)壁壓力峰值均呈增大的趨勢，無散射器在0.3MPa噴吹壓力下測點1處僅為366Pa，無法有效清灰，而在采用上部開口散射器后，至少將側(cè)壁壓力峰值提高到了451Pa，實現(xiàn)了有效清灰。無散射器及采用上部開口散射器的測點1在0.3MPa到0.6MPa，分別增大到了2.43倍、1.45倍，濾筒測點1的側(cè)壁壓力峰值隨噴吹壓力的增大，增長幅度相比采用散射器后更大，無散射器時噴吹壓力對清灰效果的影響更大，但此時不管是否采用散射器，測點1壓力均已遠(yuǎn)超400Pa，因此采用散射器也能在0.3-0.6MPa之間有效提高濾筒頂部清灰壓力因此，不僅在傳統(tǒng)脈沖噴吹清灰過程中，通常采用增大噴吹壓力的方式來增大清灰強度，采用上部開口散射器時也可采用此方法。

無散射器及采用上部開口散射器的測點5在0.3MPa到0.6MPa，分別增大到了2.03倍、1.91倍。無散射器在0.6MPa時其最大側(cè)壁壓力峰值達(dá)到了3243Pa，壓力過高容易對濾料產(chǎn)生破壞，而采用上部開口散射器后，在0.3、0.4、0.5、0.6MPa噴吹壓力下，與對應(yīng)噴吹壓力下無散射器的濾筒側(cè)壁壓力最大值之比，分別為：65.2%、61.5%、64.3%、61.3%，有效降低了濾筒的最大側(cè)壁壓力。因此，采用上部開口散射器后，提高了濾筒上部側(cè)壁壓力（噴吹壓力較低時），降低了濾筒的最大側(cè)壁壓力，可有效減小濾袋底部的壓力，增加濾料壽命，同時在較低噴吹壓力下也能高效清灰，節(jié)約脈沖氣源能耗。

2.2? 散射器安裝高度對濾筒側(cè)壁壓力峰值分布的影響

由圖3可以看到，隨安裝高度減小，測點1、2的側(cè)壁壓力峰值同步增大，但在安裝高度為-160mm后開始下降;測點3、4、5的側(cè)壁壓力峰值在安裝高度為40mm-0mm處上升，在0mm-（-80mm）降低，（-80mm）-（-160mm）增大，從（-160mm）-（-200mm）又開始下降。這是由于在高度為40mm時，散射器距噴嘴很近，孔內(nèi)流會進(jìn)入濾筒，而大部分孔外流被阻安裝擋出濾筒，因此安裝高度為40mm時各測點的側(cè)壁壓力峰值均較低，降低安裝高度，進(jìn)入濾筒的脈沖氣體越來越多，各測點側(cè)壁壓力峰值將增加;當(dāng)安裝高度小于0mm并持續(xù)降低至-80mm時，整體的空氣誘導(dǎo)量增大，但此時散射器剛好從濾筒的外部進(jìn)入濾筒內(nèi)部，濾筒外的散射器表面積減少，這會導(dǎo)致散射器位置的誘導(dǎo)空氣量減少，由于散射器的阻擋作用，濾筒上部壓力增長較快，而濾筒中下部會降低，因此1、2測點側(cè)壁壓力增大，測點3、4、5的側(cè)壁壓力減小;當(dāng)安裝高度繼續(xù)降低至-160mm，散射器已完全進(jìn)入濾筒，隨安裝高度增大，誘導(dǎo)氣流量增大，濾筒各測點側(cè)壁壓力均上升;安裝高度繼續(xù)增大，由于散射器位置的局部流場下移太多，測點1、2的側(cè)壁壓力將下降，測點3、4、5的側(cè)壁壓力繼續(xù)增大。

根據(jù)以上分析可知，散射器的安裝高度過大會浪費脈沖氣源，同時也不宜過小，導(dǎo)致濾筒上部測點達(dá)不到最佳清灰壓力，本實驗中安裝高度采用160mm可達(dá)到最佳的清灰效果。

結(jié) 論

1）相比于無散射器，采用上部開口散射器在滿足清灰要求的條件下，解決了其上部清灰壓力不足，清灰不徹底，下部壓力過大，易損壞濾料的缺點，增強了濾筒的清灰均勻性;

2）相比于無散射器而言，在滿足清灰要求的前提下，可降低脈沖清灰所需的噴吹壓力，節(jié)約脈沖氣源能耗;

3）本實驗中將上部開口散射器安裝在濾筒口部位置以下160mm可以得到最佳的清灰效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王沁淘，張明星，賴小林等.高溫濾袋的有效清灰強度[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015，9（03）：1318-1322.

[2] L.M. Lo， D.R. Chen， D.Y. Pui， Experimental study of pleated fabric cartridges in a pulse-jet cleaned dust collector， Powder Technol. 197 （2010） 141–149.

[3] H.C. Lu， C.J. Tsai， A pilot-scale study of the design and operation parameters of a pulse-jet baghouse， Aerosol Sci. Technol. 29 （1998） 510–524.

基金項目：西南科技大學(xué)研究生創(chuàng)新基金（19ycx0091）

作者簡介：

余洪浪，（1993-），男，碩士研究生。