除尘器

文丘里对脉冲滤筒除尘系统清灰影响的实验研究

作者:现场报码,2017开奖记录开奖结果    来源:www.    发布时间:2019-04-17 14:46:10

【摘要】借助自制脉冲喷吹实验台,在不同喷吹压力和喷吹间距下,分别采用两种喷吹形式(Ф13mm单喷吹孔与Ф13mm单喷吹孔+滤筒外置文丘里)对Ф325mm×660mm滤筒进行脉冲喷吹清灰实验研究,通过压力峰值和压力上升速率对其最佳组合参数的结果进行对比分析。结果显示:加装文丘里后在0.6MPa高压下,上、中、下三测点的压力峰值分别提高了63%、72%、39.5%,压力上升速率提高了16.83%、55.15%、-10.92%,即加装文丘里后可以明显提高滤筒上部和中部的清灰强度;进一步解释了文丘里可以延缓气体出流,积聚气流在滤筒内的作用时间。实验证明了加装文丘里能有效改善滤筒清灰效果。

【关键词】文丘里;滤筒;脉冲清灰;清灰效果

滤筒因占地面积小、处理风量大而具有广阔的市场应用前景,但清灰问题是滤筒除尘器技术改进的难点问题。清灰效果的好坏直接影响脉冲滤筒除尘器的除尘效率,而粗短型滤筒的清灰尤为困难。采用普通喷吹孔和高效诱导喷嘴时的粗短滤筒的清灰效果进行了实验研究,发现后者可以有效的改善清灰效果,提高滤筒上的清灰均匀性。但由于高效诱导喷嘴成本高,在工程上使用不多,因此可以考虑使用文丘里管。目前对于文丘里管的使用褒贬不一。一些研究者认为加装文丘里管并未增加诱导气量,并且对气流有一定的阻碍作用,削弱清灰效果,增加除尘器的阻力。通过实验指出,在加装文丘里条件下,可使脉冲喷吹袋式过滤器稳定运行时的能量消耗平均减少大约30%。而对是否加装文丘里管与内置或外置6种组合方式对滤筒侧壁压力峰值及其达到时间这2个指标进行测试,来评价滤筒除尘器脉冲清灰效果,发现内置文丘里效果最好。但该研究是针对口径较小、长度较长的滤筒。对于文丘里在粗短滤筒中的应用并未做出任何研究。

研究认为侧壁压力峰值和压力上升速度是衡量清灰效果的重要指标,压力峰值和压力上升速率越大,其清灰效果越好,最少需要300Pa的侧壁压力才能清除滤袋上大部分的粉尘,当压力上升速度大于600Pa/ms时可以使粉饼脱离。

本研究将侧壁压力峰值和压力上升速度作为评价清灰效果的指标,主要针对文丘里管对清灰效果影响的争议,选用常用的Ф325mm×660mm滤筒为研究对象,测试其在有无文丘里条件下2个指标值,以此评估文丘里对脉冲喷吹滤筒清灰强度影响,并从中解释文丘里的作用机理,为解决目前的争议提供一定的参考。

1实验

1.1实验装置

实验设备:实验装置示意图,如图1所示。其重要设备名称型号为:Φ325mm×660mm聚酯覆膜PTFE滤筒,外径325mm,内径215mm,长度660mm,滤筒褶数155,过滤面积9.7m2;CA25T010-305的T型电磁脉冲阀(对应喷吹面积20m2);SXC-8A1型脉冲控制仪;UDI8A-7型螺杆式空气压缩机;DBR-4000减压阀、安全阀等。

1-图1 脉冲喷吹实验台示意图.png

实验测试仪器:Y-YD-7044型压电式压力传感器、QSY-1型电荷放大器、USB-8512E便携式数据采集仪、0.25级YB-150A型精密压力表(安装于气包上)等。

测点位置:压电式传感器分别布置于滤筒的上、中、下3个位置,测点与滤筒顶面的距离(以下简称测点距离)分别为60mm(上测点)、330mm(中测点)、600mm(下测点)。

其他:橡皮软管、管箍、手套、钳工工具箱、清洁用品等。

1.2实验操作参数

喷吹管径Ф25mm;喷吹管上开2个Ф13mm喷吹孔;脉冲宽度80ms;喷吹间距240~560mm(喷吹间距是指喷吹孔到花板之间的距离;喷吹间距是从240mm开始,每组实验依次升高30mm);喷吹压力0.4、0.5、0.6MPa;气包容积26.8L;Ф325mm×660mm滤筒专用文丘里管,如图2所示,上部直径为195mm,喉部直径为175mm,底部直径为240mm,总高度为210mm。采用外置文丘里的方式,因为滤筒只有660mm的高度,如果内置210mm的文丘里,必然大大减小滤筒的有效清灰面积。

2-图2 文丘里结构示意图.png

2结果与分析

本实验通过测试滤筒在2种喷吹形式下(Ф13mm单喷吹孔与Ф13mm单喷吹孔+滤筒外置文丘里),滤筒上、中、下3个测点在不同喷吹条件下(不同喷吹压力和喷吹间距)的侧壁压力峰值,找出各自的最佳喷吹组合参数,方法见诱导喷嘴改进滤筒脉冲清灰效果的实验研究。得出采用Ф13mm单喷吹孔时的最佳喷吹间距为360mm;Ф13mm单喷吹孔+文丘里管时的最佳喷吹间距为510mm。由于2种形式下的分析类似,这里以加装文丘里的测试结果为例来分析。

2.1文丘里对滤筒侧壁压力峰值的影响

由于滤筒长度只有660mm,为了避免内置文丘里管时减少滤筒的有效过滤面积,所以采用外置安装文丘里的方式。表1为采用孔径Ф13mm+外置文丘里管时,在不同喷吹压力、喷吹间距下的滤筒侧壁压力峰,数据较多但呈现出一定的规律性,这里选取部分数据。P1、P2、P3分别表示滤筒上、中、下3测点压力峰值。

3-表1 不同喷吹压力和间距下滤筒侧壁压力峰值  .png

从表1可以看出:侧壁压力峰值随着喷吹压力的增大而增大,且在相同的喷吹压力和间距下,沿着滤筒长度方向其值逐渐增大,其原因和结果与脉冲喷吹滤筒除尘器喷吹性能研究相似,即提高喷吹压力就会使喷吹孔处的压力相应增大,从而诱导更多的气流进入滤筒,形成的脉冲气流量也较大,使得滤筒侧壁压力峰值也相应增大;又由于脉冲气流在滤筒上部没有充分膨胀而继续向下流动,流动过程中继续膨胀,同时也伴有能量的损失,速度越来越小,使得静压逐渐升高,到达底部后形成反吹气流同时作用与滤筒底部,使得滤筒底部的压力大于上部。另外,可以发现在同一喷吹压力下,滤筒上部和中部的侧壁压力峰值随喷吹间距的增大均是先增大后减小,而下部的峰值却逐渐减小。这是因为喷吹间距较小时,脉冲气流诱导部分气体以较高的速度进入文丘里管,并在文丘里管处再次加速,最后进入滤筒时的气流速度较大,在滤筒中上部的静压小,在到达滤筒底部时由于气流的卷吸、能量的衰减,使得下部速度减小,静压增大。喷吹距离增大时,脉冲气流可诱导更多的气体进入文丘里管,在管中充分混合后进入滤筒,在滤筒的中上部可充分膨胀并作用于滤筒壁面,在到达滤筒底部时的能量衰减较多,在壁面处形成的压力也就越小。

由于滤筒与滤袋材质和结构的不同,所需的清灰压力相对较大,即大于300Pa。考虑滤筒上部和中部清灰效果较差的因素,因此在不同的喷吹间距下比较侧壁压力峰值时,应多考虑上、中测点的压力值。

表2列出了2种喷吹形式在其最佳喷吹间距下的滤筒侧壁压力峰值。P1、P2、P3分别表示滤筒上、中、下三测点的压力峰值。

4-表2 不同喷吹形式下的滤筒侧壁压力峰值.png

分析表2在最佳的喷吹间距下,比较是否采用文丘里时滤筒侧壁压力峰值的大小,可以看到,使用文丘里管可以提高滤筒侧壁压力峰值。在0.4~0.6MPa喷吹压力下,上、中、下三测点的侧壁压力峰值的平均值分别提高了约32%、44%、51%。对于滤筒大多使用高压喷吹,即在0.6MPa下,加装文丘里后上、中、下三测点的压力峰值分别提高了63%、72%、39.5%,可见在各自的最佳喷吹组合中,采用文丘里明显提高了滤筒的清灰强度,尤其是在高压喷吹下的效果更为明显,从而提高了滤筒的清灰效果。

5-图3滤筒侧壁压力变化曲线.png

2.2文丘里管作用机理分析

由图3可以看出,文丘里不仅在一定程度上提高了滤筒上各测点的压力峰值,同时改善了滤筒上脉冲清灰气流随时间变化的特性。

不加文丘里时滤筒下部在脉冲气流作用后期存在较大负压,而加装文丘里后负压明显减小,这是由于不加文丘里时最佳喷吹距离是360mm,喷吹孔出口与滤筒底部距离较近,高速运动的压缩气流在到达底部前速度衰减较少,与滤筒底部接触后有部分气流向上回升,同时也有大量气体从滤筒底部边壁排出,造成滤筒底部局部压力低于周围气体压力,从而产生负压,这容易引起二次扬尘,使已经清落的粉尘再次吸附于滤筒上;而安装文丘里后,一方面由于文丘里作用,在文丘里渐扩段即进行动能向静压能的转换;另一方面最佳喷吹距离提高到510mm,此时喷吹孔与滤筒底部距离较大,脉冲气流在到达滤筒底部前速度已严重衰减,因此与底部碰撞后回升气量较少,负压较小,从而可减小二次扬尘现象的发生。

2.3压力峰值到达时间和压力上升速率

对照压力测试曲线,分别读取0.6MPa下2种喷吹形式下滤筒侧壁第一个压力峰值和最大压力峰值、压力峰值到达时间、最大压力峰值上升时间,从而计算出压力上升速率。压力上升速率为最大侧壁压力峰值与最大压力峰值上升时间的比值。其数据列于表3中。

6-表3 加装文丘里与不加时清灰强度对比.png

从表3可以看出,无论是否采用加装文丘里管,均是滤筒下部首先到达最大峰值,其次是中上部,这是由于无论是否安装文丘里,气流进入滤筒后,一方面沿着滤筒长度方向(轴向)运动,另一方面沿着滤筒直径方向(径向)运动并从滤筒壁面渗透排出,且轴向运动速度远远大于径向速度,因此,气流自上而下运动到滤筒底部时,由于速度的迅速衰减,动压减小静压增大,因此滤筒底部静压首先达到最大,而在这一相对较短的时间内,滤筒中部和上部气流尚未完全排出,积聚的气流和与滤筒底部碰撞后回升的气流混合并转化成静压,因此中上部最大压力峰值到达时间滞后于滤筒底部。

不安装文丘里时,滤筒上部和中部均首先形成第一个较小压力波峰,分别间隔20.75ms和12ms后形成最大峰值;安装文丘里后,只有滤筒上部会首先形成一较小波峰,间隔34.2ms后形成最大波峰。第一个压力峰值形成是由于压缩空气第一次冲击滤筒由高速运动气流本身的静压作用形成,最大压力峰值是回流气流与滤筒中尚未排出的气流混合并转换成静压从而形成的,因此最大压力峰值形成的时间比第一个峰值形成时间滞后,甚至滞后于滤筒底部最大压力峰值形成的时间。加文丘里后中、下部直接达到最大侧壁压力峰值,是因为高速压缩空气及其诱导气流在经过文丘里管时有足够的距离来充分混合并实现动压向静压的迅速转换,加之回流气流在中部的作用,从而使滤筒壁面静压持续地迅速上升。

安装文丘里后滤筒上部最大压力峰值到达时间比不安装文丘里时延后12.45ms,中部和下部压力峰值到达时间大致相等,原因是由于文丘里管对气流的阻滞作用,使气流更长时间的积聚在滤筒上部从而形成更大的静压,滤筒上部压力峰值相对于无文丘里时增大62.9%,压力峰值到达时间相对于没有安装文丘里时延长了39.4%,即压力峰值增大的幅度大于压力到达时间延长的幅度,这就是安装文丘里后压力上升速率增大的原因。显而易见的是,安装文丘里后滤筒上、中部压力上升速率大幅度提高,分别增大了16.83%、55.15%,这对于改善上、中部清灰效果是十分有效的,虽然下部压力上升速率有所减小,减小量为10.92%,但是就其压力上升速率的绝对值而言,减小量是不影响下部清灰效果的,因为下部压力峰值本身就很大。

3小结

(1)在0.4~0.6MPa喷吹压力下,加装文丘里后,上、中、下三测点的侧壁压力峰值的平均值分别提高32%、44%、51%。采用文丘里明显改善了滤筒的清灰强度,清灰压力越大,提高的越明显。

(2)加装文丘里后在0.6MPa高压下,上、中、下三测点的压力峰值分别提高了63%、72%、39.5%,压力上升速率提高了16.83%、55.15%、-10.92%。在高压脉冲清灰中,使用文丘里更有利于改善清灰效果。

(3)通过对文丘里安装与否条件下的滤筒侧壁静压力随时间变化的曲线特性进行定性及定量分析,一定程度上揭示了文丘里管对增大滤筒清灰强度的原理,即文丘里可以延缓气体出流,从而积聚气流在滤筒内的作用时间,以此增大侧壁压力值。

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