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1  前言
　　袋式除塵器主要由殼體、濾袋、清灰機(jī)構(gòu)和輸灰系統(tǒng)組成。清灰系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到除塵器能否高效、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近年來，不少科研單位，大專院校發(fā)表了很多有關(guān)脈沖袋式除塵器及其清灰方面的研究論文，開展了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算，提出了不少觀點(diǎn)，對(duì)脈沖袋式除塵器清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)幫助很大。但是在工程實(shí)際應(yīng)用中脈沖袋式除塵器也出現(xiàn)了諸多問題，有的清灰效果不良，濾袋阻力大；有的清灰強(qiáng)度過大，損傷濾袋；有的清灰強(qiáng)度不勻均，影響清灰效果。人們開始探索脈沖清灰中各相關(guān)因素的影響關(guān)系。為此我們建立了脈沖噴吹試驗(yàn)臺(tái)。

2  研究?jī)?nèi)容
　　在袋式除塵器運(yùn)行過程中，其主要的運(yùn)作過程是“過濾—清灰—過濾”的循環(huán)過程，可見要保證袋式除塵器的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，清灰過程至關(guān)重要，清灰的好壞直接關(guān)系到濾料的再生能力。袋式除塵器的清灰方式主要有氣體回轉(zhuǎn)反吹、機(jī)器震打、氣體脈沖等幾種，氣體脈沖又是袋式除塵器中一種常見的清灰方式。在一個(gè)噴吹管直徑、文氏管構(gòu)造、噴吹孔徑及孔數(shù)、濾袋長(zhǎng)度和直徑、噴嘴到花板距離已定的脈沖噴吹機(jī)構(gòu)中，氣包壓力、脈沖時(shí)間、脈沖閥類型、氣包容積、脈沖周期就成為影響脈沖噴吹袋式除塵器清灰性能好壞的主要因素。而上述幾種因素綜合起來就是反映了不同的噴吹氣量，不同的噴吹氣量決定了濾袋袋內(nèi)噴吹壓力和袋壁反向加速度的大小，也就決定了脈沖清灰力度的大小。但并不能單單用噴吹氣量大小這個(gè)因素來衡量噴吹效果的好壞。在工程實(shí)際應(yīng)用中影響噴吹效果好壞的應(yīng)該是單位時(shí)間噴吹氣量，其主要受氣包壓力、脈沖時(shí)間等幾個(gè)因素的綜合影響。單位時(shí)間噴吹氣量就是指在一個(gè)氣脈沖時(shí)間內(nèi)脈沖閥所噴吹出來的氣體量。
　　脈沖閥的噴吹氣體量主要通過測(cè)量氣包噴吹前后的壓力和根據(jù)脈沖氣體管道的全壓、靜壓和動(dòng)壓的關(guān)系來得出動(dòng)壓，而動(dòng)壓又是速度的表征量，進(jìn)而根據(jù)速度得出氣體流量。對(duì)比這兩種方法，根據(jù)氣包噴吹前后的壓力關(guān)系得出的氣包耗氣量較后者得出的準(zhǔn)確。本實(shí)驗(yàn)在每次噴吹前就已經(jīng)截?cái)鄽獍�的供氣管道，因而根�?jù)噴吹前后氣包壓力的值可以準(zhǔn)確的得出氣包耗氣量，這個(gè)耗氣量就是脈沖閥的噴吹氣體量。
2.1  確定影響噴吹氣量的影響因素
本實(shí)驗(yàn)用正交實(shí)驗(yàn)法來安排試驗(yàn)，試驗(yàn)中正交影響因素有以下四種：
A ：不同廠家的脈沖閥；
B ：不同大小的氣包容積；
C ：不同大小的氣包壓力；
D ：不同長(zhǎng)短的脈沖時(shí)間。
而每種因素又有不同的水平：
A ：不同廠家的脈沖閥（3″淹沒式α閥、3″淹沒式β閥）；
B ：不同大小的氣包容積（650L、1000L）；
C ：不同大小的氣包壓力（0.2MPa、0.3 MPa、0.4 MPa、0.5 MPa）；
D ：不同長(zhǎng)短的脈沖時(shí)間（60ms、80ms、100ms、120ms）。
從而這個(gè)試驗(yàn)是一個(gè)四因素不同水平的正交試驗(yàn)。
根據(jù)上述關(guān)系作出因素水平表格（表-1）。

表-1

根據(jù)上面的因素和水平選取合適的正交表格L16(42×29)，這是一個(gè)有4水平和2水平混合組成的正交表格（表-2）。

表-2

從上述分析中可以看出，其中氣包壓力是對(duì)噴吹耗氣量影響最大的因素，而脈沖時(shí)間是影響最小的一個(gè)因素。對(duì)噴吹氣量的影響的大小順序是C—A—B—D。
2.2  相同氣包壓力不同脈沖時(shí)間對(duì)噴吹氣量的影響
在工程實(shí)際應(yīng)用中，通常調(diào)節(jié)脈沖氣壓和脈沖時(shí)間來選擇合適的清灰力度。一般來說，脈沖氣壓大于3kg/cm2稱為高壓脈沖，小于3kg/cm2稱為低壓脈沖。脈沖氣壓的選擇通常與物料性質(zhì)、過濾風(fēng)速、過濾濃度和濾料材質(zhì)等因素有關(guān)。而脈沖時(shí)間的選擇相對(duì)來說比較靈活，一般可在60～150ms之間來選擇。下面就談?wù)勗谙嗤�脈沖壓力下不同脈沖時(shí)間對(duì)噴吹氣量的影響。以α閥為例，穩(wěn)定氣包壓力在0.2Mpa，調(diào)節(jié)不同的脈沖時(shí)間進(jìn)行噴吹試驗(yàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)如下（表-3）。

表-3

噴吹前氣包壓力相差不大，則可以近似的把噴吹前壓力統(tǒng)一成200.77kPa。根據(jù)上述表格作出不同脈沖時(shí)間下噴吹過后的氣包壓力曲線圖（圖1），氣包耗氣量曲線圖（圖2）。

             
　　從圖1可以看出，在不同的脈沖時(shí)間下（20＜t＜200），脈沖噴吹后氣包內(nèi)的壓力可以近似的看做一條直線，這條直線可以表示成P后＝P＋tan（α）×t脈沖，其中的tan（α）和P跟氣包容積、脈沖閥類型、氣包壓力有關(guān)。上面試驗(yàn)中tan（α）＝-0.21561，P＝183.009，將數(shù)值帶入方程可得P后＝183.009－0.21561×t脈沖。根據(jù)方程可以算出不同脈沖時(shí)間噴吹后的氣包壓力。再通過氣包耗氣量計(jì)算公式Q＝（P1－P2）V/1000P0，可得出不同脈沖時(shí)間下的氣包耗氣量，也就是單閥單次在該脈沖時(shí)間下的噴吹氣量。

式中：Q － 耗氣量 L/次；P1 － 噴吹前氣包壓力Pa；P2 － 噴吹后氣包壓力Pa；V － 氣包容積m3；P0 － 當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a 

2.3  對(duì)兩種不同的脈沖閥在同一壓力不同脈沖時(shí)間下的對(duì)比
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中作出二個(gè)閥在0.2MPa脈沖壓力下，不同脈沖時(shí)間噴吹后的氣包壓力曲線圖（圖3）。對(duì)比兩條曲線可以看出，兩條曲線仍然可近似的表示成兩條直線P后＝P＋tan（α）×t脈沖，而兩條直線的tan（α）也近似的相等，所不同的是P的不同。P的不同主要是由于氣脈沖時(shí)間不同，β閥噴吹后的氣包壓力明顯小于α閥，噴吹后氣包壓力小，則可以說明氣包耗氣量上相對(duì)較高，這主要是初始P的影響。不能武斷的用氣包耗氣量的大小來衡量閥的好壞，而應(yīng)該拿他們的單位時(shí)間的氣包耗氣量來衡量閥的噴吹氣量的優(yōu)劣。根據(jù)氣脈沖時(shí)間得出兩種閥的單位時(shí)間的氣包耗氣量曲線圖（圖4）。

       
　　從圖4可以知道，并不是脈沖時(shí)間越大越好，當(dāng)脈沖時(shí)間在80ms左右的時(shí)候，脈沖閥單位時(shí)間噴吹量達(dá)到一個(gè)拐點(diǎn)，也就是出現(xiàn)一個(gè)峰值，而后隨著脈沖時(shí)間的增加，閥的噴吹氣量增加了，但閥的單位時(shí)間噴吹氣量反而減小了，從一個(gè)角度說明并不是脈沖時(shí)間越長(zhǎng)越好。脈沖時(shí)間的增加有雙重效果，第一，閥的噴吹氣量增加了；第二，閥的氣脈沖時(shí)間也隨之增加。噴吹氣量的增加是一個(gè)線型增加，而氣脈沖時(shí)間的增加則不是一個(gè)線型增加的過程，從而最終導(dǎo)致閥的單位時(shí)間的噴吹氣量先增大再減小的一個(gè)過程。但從圖4知道在10ms左右的單位時(shí)間噴吹氣量要大于80ms左右的峰值單位噴吹氣量，為什么一般不選用10ms進(jìn)行噴吹呢？這就得從濾袋袋內(nèi)噴吹壓力和袋壁反向加速度曲線圖上找答案。
根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中作出20ms、80ms和200ms三種脈沖時(shí)間在0.2MPa脈沖壓力下的濾袋袋底加速度曲線圖（圖5）。
　　從圖5可以知道，在很短的脈沖時(shí)間內(nèi)濾袋還沒有來得及出現(xiàn)最大反向加速度峰值時(shí)噴吹就已經(jīng)結(jié)束。再?gòu)拈y的角度進(jìn)行分析可知，在10ms的脈沖時(shí)間內(nèi)，閥的膜片還沒有達(dá)到最大開度就已經(jīng)收到電磁閥關(guān)閉的信號(hào)，從而膜片進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。況且在小于20ms的時(shí)候噴吹氣量是呈現(xiàn)一個(gè)指數(shù)關(guān)系，這時(shí)氣脈沖時(shí)間還處于一個(gè)很小的值。這兩方面綜合影響從而導(dǎo)致單位時(shí)間噴吹氣量的值大于80ms左右的峰值，這樣的脈沖時(shí)間不能作為脈沖清灰的指標(biāo)時(shí)間。從加速度曲線圖上可以看出，70～120ms左右是良好脈沖時(shí)間。
　　再由圖可知，三條曲線之間相差不大，這就反過來驗(yàn)證了我們?cè)谡�交試�?yàn)中得出的結(jié)論，即脈沖時(shí)間對(duì)脈沖噴吹的影響是最小的一個(gè)因素。但可以看出80ms脈沖時(shí)間下的袋底加速度要稍稍大于其他兩種的加速度，三種脈沖時(shí)間下的袋底加速度最大值見表-4。

表-4

　　從表-4我們可以看出，單位時(shí)間噴吹量大的80ms脈沖時(shí)間的袋底反向加速度要比其他兩種脈沖時(shí)間得出的要大，最大反向加速度值出現(xiàn)時(shí)間在70ms，結(jié)束時(shí)間在120ms左右，這說明70～120ms脈沖時(shí)間是閥在0.2MPa脈沖壓力下良好脈沖時(shí)間。
　　再來看看濾袋內(nèi)噴吹壓力情況。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)作出脈沖壓力為0.2MPa、脈沖時(shí)間為100ms的濾袋袋底壓力曲線圖（圖6）。從圖6可以看出，在50ms以前袋內(nèi)壓力基本為零，在80～150ms內(nèi)袋底壓力為最大，壓力峰值出現(xiàn)在110ms左右。這也與上述袋壁加速度的分析是一致的。
　　在除塵器設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該要滿足噴吹氣量是所噴吹濾袋處理風(fēng)量的2～3倍，這樣脈沖噴吹才能滿足清灰強(qiáng)度的要求。實(shí)際上脈沖氣體通過噴吹管從噴口以高壓高速的形式噴向?yàn)V袋，并且在噴吹過程中誘導(dǎo)數(shù)倍的氣體噴向?yàn)V袋，迫使濾袋產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，以清除濾袋上的塵餅。上述是我們選擇良好脈沖時(shí)間的前提。

3  分析總結(jié)
　　濾袋袋內(nèi)噴吹壓力和袋壁反向加速度是影響脈沖清灰力度的重要因素，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中不能想得到高的氣體噴吹量而選擇高的脈沖時(shí)間，而是必須考慮濾袋袋內(nèi)壓力和袋壁反向加速度峰值到達(dá)的時(shí)間。采用高的脈沖時(shí)間可以得到較高的氣體噴吹量，卻往往得不到更高效的清灰效果。高的脈沖時(shí)間不僅浪費(fèi)氣源氣體量，而且使單位時(shí)間的清灰能力變差。從節(jié)約能源的角度上說低的脈沖時(shí)間可以節(jié)省氣源氣體，但低的脈沖時(shí)間卻變相的增加了脈沖次數(shù)，也就是在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)濾袋噴吹的次數(shù)增多了，這樣不利于濾袋壽命，同時(shí)氣體消耗量也變相的增加。在工程實(shí)際應(yīng)用中，我們合理選擇脈沖時(shí)間對(duì)脈沖清灰和能源節(jié)約起到雙重作用。試驗(yàn)證明，脈沖時(shí)間在60～150ms左右是合適的脈沖時(shí)間，這也與工程實(shí)際中一般選用100ms脈沖是相吻合的。

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