干法布袋除尘工程设备选型及管道设计计算改进

干法布袋除尘工程设备选型及管道设计计算改进
岳雷
(中冶东方工程技术有限公司动力所，包头 014010)
摘要：本文题过对原有设备选型与管道设计进行总结与分析，提出了设计方法的改进。

设计计算改进主要涉及到除尘设备箱体的选择和内部过滤风速的选定，同时考虑到各部分管道的重新核算。

本文提出了对管道内流速过高部分的设计改进方法，比较了改进后的设计预期效果。

关键词：干法布袋除尘；管道设计；箱体
Calculating Modification for Equipment and Pipe of Dry
Bag-type Dust Collecting in the Conceptual Design
Yue Lei
(Be hit by seductive east engineering Ltd. Driving force institute, BaoTou 014010)
Abstract: The calculating modification for equipment and pipe of dry bag-type dust collecting in the conceptual design has been talked about on the origin design. The modification will deal with the quantity of the dust collectors and filtering air speed and check the calculating of the pipe design. The pipe design modification will be talked about on the part which is high velocity of flow, and the improvement will be compared with the origin data.
Key Word: dry bag-type dust collecting, pipe design, dust collector
一、设备选型与管道设计方法与步骤
在讨论设备改进和管道设计的改进之前要先简述与分析原有算法的每个计算步骤和使用的计算公式。

计算举例及使用的计算数据将参考包钢四号高炉布袋除尘设计参数。

布袋除尘计算具体分为以下几个步骤：
○1确定设计所需的参数（参考表1-1）
3煤气温度正常温度：~200℃
事故温度：~280℃4荒煤气含尘量≤5~10g/m3
5净煤气含尘量≤8g/m3
6滤袋直径130mm
7滤袋高度6900mm
8单个箱体滤袋数量356
9减压后的煤气压力10kPa
10箱体过滤风速0.41m/min
（表 1-1）
○2确定设计所需的得到的计算结果（参考表1-2）
序号计算需要得出的项目
1高压操作实际最大煤气量
2正常操作实际最大煤气量
3煤气除下的最大灰量
4煤气除下的正常灰量
5脏煤气管道直径
6布袋除尘器进出口煤气管道直径
7减压阀组前净煤气管道
8减压阀组后净煤气管道
9脏煤气管道实际流速
10布袋除尘器进出口管道实际流速
11净煤气管道实际流速
12减压阀组后净煤气管道实际流速
13布袋箱体个数
14过滤面积
15过滤负荷
（表 1-2）
○3高炉炉顶体积校正计算
根据体积校正公式(1-1)来计算体积校正系数：
体积校正公式(1-1)
kv —体积校正系数
t —气体温度（℃）
Pdq —当地大气压力（KPa）
P —煤气表面压力（KPa）
dc —气体含水量（kg/m3）
根据炉顶煤气压力和煤气流量计算结果参见（表1-3）：
项目kv
校核流量
（104m3/h）
标准流量
（104Nm3/h）
最大流量工况情况0 .69 31.55 46
事故状态工况情况 1.43 34.35 24
（表 1-3）
比较最大流量工况情况和事故状态工况情况下的校核流量结果，决定使用较大的一个数值，即事故状态工况情况 34.35×104m3/h，并使用这个数值进入下一个步骤的计算。

○4确定所需要的箱体个数：
首先要确定每个箱体的过滤面积和过滤负荷。

根据过滤面积计算公式(1-2)和过滤负荷核算公式(1-3)进行循环试算的方式来确定箱体数目。

对于过滤面积我们一般会采用34 m3/m2h来衡量是否选用工作箱体数量。

大于34 m3/m2h会使箱体负担过重，箱体容易老化，而当过滤负荷小于34 m3/m2h时，箱体负荷不够导致箱体浪费。

最终得到计算结果，参考表1-4。

过滤面积计算公式(1-2)
S —单个箱体的过滤面积(m2)
D —单只布袋直径(mm)
H —单只布袋高度(mm)
N —单个箱体内布袋数量
过滤负荷公式(1-3)
Fs —整组箱体的过滤负荷(m3/m2h)
Q —煤气流量（104Nm3/h）
S —单个过滤面积（m2）
n —箱体个数
项目过滤负荷(m3/m2h) 过滤面积(m2)
9箱体工作38.04 9024.32
10箱体工作34.23 10027.05
11箱体工作31.12 11029.73
（表 1-4）
○5计算卸灰量
依据卸灰量计算公式计算得到结果参见表1-5。

通过计算公式得到结论，卸灰量与设备的选型和管道设计没有直接关系，而主要由荒煤气的含尘量和荒煤气量有关。

因此，卸灰量的计算不再进行讨论。

卸灰量计算公式(1-4)
W —卸灰量(t/h)
Q —气体流量(104Nm3/h)
gv —荒煤气含尘量
项目灰量(t/h)
煤气除下的最大灰量 4.6
煤气除下的正常灰量 4.2
（表 1-5）
○6煤气管道直径计算：
根据煤气管道直径计算公式(1-5)来计算脏煤气管道、净煤气管道、布袋进出口管道、减压装置前管道和减压装置后管道的管道内径。

一般来讲，对于管道内的流速的选择，脏煤气的流速和除尘器进出口管道的煤气流速要相对较低大约采用15m/s的流速来做参考，而净煤气管道和减压装置前的净煤气管道的流速相对较高，可采用18m/s的流速来做参考。

计算结果参考表1-6。

管径计算公式(1-5)
d —管道内直径(m)
Q0 —气体流量(m3/h)
v0 —气体流速(m/s)
项目实际流量（m3/h）选用管内径(mm) 实际流速(m/s)
脏煤气管道343485.7 2800 15.39
净煤气管道343485.7 2600 17.84
布袋进出口管道34348.57 904 14.61
减压阀组前管道343485.7 2600 17.84
减压阀组后管道839015.1 4000 18.46
（表 1-6）
二、除尘器设备选型方法与步骤的改进与讨论
通过分析以往的设计方法，得出以往方法中存在的一些问题。

首先，对于干法除尘所有的滤袋在加工过程中，因滤袋要固定在护板或者师短管上，有的还要
吊起来固定在袋帽上，所以滤袋两端需要双层缝制甚至多层缝制；双层缝制的这部分因阻力加大已经无过滤作用，同时又过滤的滤袋中间还要加固定环，这部分也没有过滤作用。

因此提出以下的过滤面积计算方法，参考过滤面积计算公式(2-1)。

以往的设计方法中，计算过滤面积往往没有区分有效过滤面积和滤袋总面积两者的概念，只是简单的将过滤面积按照滤袋
过滤总面积直接对等，显然这是有失设计原则的。

一般来说，大型过滤设施未参加过滤面积应占计算总过滤面积的5%~10%。

过滤面积计算公式(2-1)
S —总过滤面积（m2）
S1 —滤袋工作部分的过滤面积（m2）
S2 —滤袋清灰部分的总气量（m3/h）
Q —通过除尘器的总气量（m3/h）
v —过滤速度（m/min）
通过以上运算计算得出的结果与原有算法的不同点在于，原有算法基于的算法理论为，通过循环试探算法来探求一个最佳的箱体数目组合，每个箱体的过滤负荷逼近34 m3/m2h，而此数字基本上属于经验计算数字，缺乏一定的理论基础和实验数据支持。

其主要缺陷在于，无法确定布袋除尘产生的非工作部分，随着除尘器箱体的增加，非参与过滤的过滤部分会逐渐增加，这样这个经验数值就会偏离真正的计算结果。

其次，不同箱体和不同的过滤风速都会对这个经验值产生影响，而且过滤风速还与除尘对象有关，参数可参考以下表2-1，并且提出以上算法。

过滤面积计算公式2-1中不仅仅考虑到未参与过滤的滤袋面积而且还考虑到不同过滤介质的过滤特性。

粉尘种类
清灰方式
反吹风（m/min）脉冲喷吹（m/min）
炭黑、氧化硅、铝、锌的升华物以及其他在气体
中由于冷凝和化学反应而形成的气溶胶、活性炭、
由水泥窑排出的水泥
0.33~0.60 0.8~1.2
铁及铁合金的升华物、铸造尘、氧化铝、由水泥磨
排出的水泥、碳化炉升华物、石灰、刚玉、塑料、
铁的氧化物、焦粉、煤粉
0.45~1.0 1.0~2.0
滑石粉、煤、喷沙清理尘、飞灰、陶瓷生产的
粉尘、炭黑（二次加工）、颜料、高岭土、灰石灰、
矿石、铝土矿、水泥（来自冷却器）
0.6~1.2 1.5~3.0。