5.科学探讨脉冲阀标识、膜片配置和选用中的几个问题

发布时间:2020-10-20 浏览量:197

朱 德 生

(上海尚泰环保配件有限公司)


1. 脉冲阀型号规格的表示方法和依据

1.1. 脉冲阀规格是以其输出口配置的连接管内径表示 

脉冲阀的标识是由型号和规格二部分组成,型号由各生产厂选择的字母来表示,反映脉冲阀的控制方式和分类(直角阀、淹没式阀等)。脉冲阀规格的表示方法,无论按行业标准还是国内外生产厂的习惯,都以脉冲阀输出口配置的连接管内径表示,单位为英寸或毫米。随着袋式除尘技术的进步和市场需求,除尘器向大型和长袋方向发展,需要喷吹量大、外形尺寸适合滤袋行距布置的大口径阀与之配套。几年前市场上出现了外形尺寸大小与3"(76mm)淹没式阀相同,膜片直径同为200mm的4"(102mm)脉冲阀。并在许多场合被采用,但其喷吹效果引起疑惑。我们从图1可以看出该阀所称4"或102mm是其输出口的内径而非其配置的连接管内径,因此无论是从脉冲阀规格表示的依据,还是从实际喷吹效果来说它都不是名副其实的4"(102mm)脉冲阀,从输出口配置的连接管内径看,至多是3.5"(89mm)脉冲阀。

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图1、所称 4"(102mm)脉冲阀结构尺寸


1.2. 只扩大脉冲阀输出口径,并不能相应增加喷吹气量 

显然脉冲阀喷吹气量的大小不仅取决于输出口径,还取决于气流流道容积和阀的开度(脉冲阀开启时其膜片的行程),流道容积与开度的增加,使阀自身阻力减小,是增加喷吹气量和提高喷吹性能的先决条件。从图1和图2可以看出所称“4"”(102mm)阀是将3"(76mm)阀体的输出口内径扩大为4"(102mm),从而减少了阀体的流道容积;另外,在直径200mm的膜片中扩大了输出端密封片的直径(使其能密封外径102mm的输出端),从而减少了膜片活动范围,缩小了阀的开度。一个输出口内径为4"(102mm)、其配置的连接管内径为3.5"(89mm)的脉冲阀气体流道容积和膜片活动范围,反而比3"阀的流道容积和膜片活动范围更小,造成脉冲阀本身阻力的增加。虽然内径3.5"(89mm)比3"(76mm)的连接管截面积增加36%,但因阀体阻力上升,在气流进入阀体的源头就受到制约,其喷吹气量就不可能相应增加。目前市场上将这种脉冲阀称为“小4"阀”或“假4"阀”,说明用户已经察觉到这不是一个正常的4"脉冲阀。

 

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图2、3"(76mm)脉冲阀结构尺寸


1.3. 扩大脉冲阀的输出口径与缩小其体积不能同时兼得。

脉冲阀依靠膜片前后两个气室的压力变化使膜片绕曲变形实现脉冲阀的开启和关闭(见图3),要得到更大的喷吹气量不仅需要扩大脉冲阀输出口配置连接管的内径,同时需要增加阀的流道容积和开度(行程),这就需要配置更大直径的膜片。一般地说,脉冲阀输出口配置的连接管内径每增加1"(25mm),膜片直径就需要相应增加30mm。而膜片直径又决定脉冲阀的体积,由此可见,扩大脉冲阀的输出口径与缩小其体积不能同时兼得。这就要求我们用创新的理念去开发新一代的脉冲阀。

 

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图3、脉冲阀的工作示意图


2. 关于脉冲阀膜片的配置 

2.1. 进口脉冲阀膜片的发展过程 

膜片是脉冲阀的开关元件,是决定脉冲阀性能和寿命的重要元件。

国产脉冲阀在进口脉冲阀的冲击之下,十分艰难而又顽强的成长。二十多年前,项目资金充裕的用户肯定选用进口脉冲阀。那些资金困难项目又急需上马的用户会试用国产脉冲阀,正是这些用户支持了国产脉冲阀的发展。

在2000年前后,笔者为了增加国产脉冲阀的竞争优势,并满足用户希望使用进口产品的心理,在日本同行帮助下进口用于制造脉冲阀膜片的橡胶板。当时只有个别脉冲阀制造企业能够进口到膜片橡胶板,因此配置“进口膜片”的脉冲阀是国产脉冲阀的佼佼者,成为产品竞争的一个优势。随着国内袋式除尘技术和应用的发展,国外与袋式除尘产品相关的企业纷纷进军国内市场,进口膜片橡胶板已落下神秘的面纱,国内任何一家脉冲阀生产企业只要愿意采用进口膜片橡胶板就可以很方便的买到。主要品牌有美国马土贝罗孚和卡洛克、德国大陆集团康迪泰克、法国埃福贝。配置“进口膜片”不再成为少数企业独享的“优势”。


2.2. 进口的是脉冲阀成品膜片还是膜片材料 

国内大多数企业生产的4"以下脉冲阀,所谓进口成品膜片只是进口用于制造成品膜片的材料(卡洛克生产的8"以上脉冲阀膜片除外),在进口时的名称是“橡胶织物”或“橡胶膜片材料”。材料的状态是厚0.9~1.27mm、幅宽1520mm(60")的卷材,到了脉冲阀生产厂再将卷材冲制成不同规格的膜片。并将输出端密封片和铝板或不锈钢板制成的其他零件固定在橡胶膜片上,按需要设置节流孔,这才成了成品膜片,但这时已装上了不少国产的零件。除了进口脉冲阀厂商提供的用于进口脉冲阀的膜片备件外,国内没有进口成品膜片的企业。如果要进口成品膜片,那成品膜片的价格可能就要超过国产脉冲阀的价格了。


2.3. 国产脉冲阀膜片的现状 

众所周知,橡胶膜片是脉冲阀的重要元件,橡胶膜片制造技术是脉冲阀制造核心技术之一。如果我们不会制造脉冲阀膜片,那说明我们还没有掌握制造脉冲阀的全部核心技术。

国产橡胶膜片制造技术发展缓慢,除技术原因外,我国橡胶行业分工和体制也是一大原因。橡胶行业中除轮胎、医用橡胶、民用橡胶之外,一般企业主要产品是密封件(o型圈、橡胶管、条)、输送带等。橡胶织物是橡胶行业中另一个产品,此类产品主要用于制造飞机副油箱、充气救生艇,帐篷及仪表或汽车使用的膜片,批量大、产值高。而脉冲阀橡胶膜片批量小、成本高、效益差,橡胶织物企业没有开发的积极性。

但是国产膜片也不乏成功的例子。国内最早一种直角阀称为老六分(2L-B)配MC24—120型除尘器,滤袋规格为ф120×L2000,从上个世纪七十年代开始在国内大量应用,至今仍有不少保有量。该盆形膜片从一开始就是国产的,没有一家企业配套过进口膜片,近四十年来一直应用得很成功。

我国一家著名钢铁企业的自备电厂2009年6月投入运行的袋式除尘器,同时使用著名品牌的进口脉冲阀和国产脉冲阀(含国产橡胶膜片)。使用结果用户认为进口阀、国产阀喷吹效果相同,五年后(2014年6月)国产阀(含国产膜片)仍在正常使用,而部分进口阀阀体因腐蚀已损坏。用户已将损坏的进口阀更换为国产阀。


3. 脉冲阀选用中的问题 

3.1. 脉冲阀喷吹气量受到多种因素的制约 

一个脉冲阀能喷吹多少个滤袋(过滤面积)?一排滤袋已知滤袋规格和滤袋数量,需配几寸脉冲阀?这类问题经常遇到,特别是刚从事袋式除尘器设计的人员,这是他首先需要的答案。的确,脉冲阀是脉冲喷吹袋式除尘器清灰系统的关键元件,一台除尘器只有具备了可靠和有效的清灰功能,才能保持其设定的阻力,保证设备的正常运行。但是至今没有一个能快速确定上述问题答案的方法和途径,也没有可供计算的公式。

脉冲阀的喷吹气量是决定能供多少个滤袋(过滤面积)清灰的关键,但仅从脉冲阀喷吹量来判定它的清灰能力也不科学。因为有的脉冲阀不能及时关闭而多喷吹的气量,除了增加压缩气体的消耗、浪费能源外,对滤袋清灰没有任何作用。对于性能和质量都很好的脉冲阀而言,其喷吹气量也要受到清灰系统中很多因素的制约:从脉冲阀的输入端来说,分气箱的容积和压力、分气箱供气管的内径和气源供气能力直接影响同一个脉冲阀的喷吹性能和喷吹气量;而在脉冲阀的输出端,即它所喷吹的滤袋,其过滤含尘气体的温度、湿度、尘粒浓度、比重和粘性,过滤速度、设备阻力都会对喷吹性能和气量提出不同的要求;喷吹管的喷孔(嘴)数量和结构、滤袋材质、口径、长度和数量、清灰形式(在线、离线)、清灰控制(定时、定压差)等各种因素,都在不同程度上影响和制约着脉冲阀的喷吹性能和清灰效果。


3.2. 袋式除尘器设计人员是脉冲阀选型的主角 

清灰是保证袋式除尘器正常运行的重要措施。如果脉冲阀的喷吹性能和气量不能有效地清除滤袋迎尘面上形成的尘饼,将导致除尘器的阻力(进、出口压差)上升,尘源捕集口负压下降,处理风量减少,进而使整个系统的工况恶化。一旦阻力不能被控制而继续上升,除尘器将处于瘫痪状态。反之,过度清灰会造成除尘器阻力过低,使颗粒物(特别是微细颗粒物)排放增加,并影响滤袋的寿命。

既然脉冲阀的喷吹性能和气量对于袋式除尘器的清灰效果十分重要,而它又受清灰系统中各种因素的制约和影响,要让脉冲阀制造厂来回答一个脉冲阀能清灰多少个滤袋(过滤面积)是有困难的。虽然一些脉冲阀制造厂也配置喷吹试验装置,但由于缺少试验专用粉尘和专用清灰试验装置,充其量只能测得有限条件下脉冲阀的喷吹气量,以及喷吹时滤袋各点压力分布。我国的一些大型除尘器骨干企业(如科林环保)设有袋滤实验台,可以确定滤袋的材质、口径、长度及组合数,能在不同的含尘浓度、排放浓度、过滤速度、不同口径的脉冲阀以及要求达到的设备阻力和排放要求条件下,试验确定脉冲阀清灰能力,为脉冲阀的选用和清灰系统的设计提供一定的科学依据。

袋式除尘器清灰装置是一个系统。脉冲阀释放了清灰的气源,清灰气流还需要经过喷吹管的输送并分配至各条滤袋。从喷吹管上喷孔(嘴)喷出的气流使滤袋内压力急速上升而抖动滤袋,才能剥离滤袋迎尘面聚集的尘饼,各种因素的最佳组合,才能取得最佳的效果。

袋式除尘器的设计人员在确定除尘器各项参数后,根据清灰要求,通过选型确定所需的脉冲阀。笔者想举这样一个例子来说明:生产药品的企业在产品说明书中注明药物的服用方法和用量,但大多数病人还是根据医生的决定来服药,药虽然是一样的,每个病人的情况却各不相同,因而服药量也有所差别。药厂的职责是保证药品的质量,医生的职责是指导病人正确用药。在脉冲阀选用中的“医生”就是袋式除尘器的设计人员。


3.3. 脉冲阀生产企业的责任 

脉冲阀制造企业应该积极配合用户,提供脉冲阀包括喷吹气量在内的各种数据,以及这些数据的测试方法和测试装置,提供应用中的成功案例,根据自己的经验提供一些建议,并且追踪新用户、新工况的一些实际使用情况来补充和丰富自己,提高为用户服务的能力和水平。

脉冲阀制造厂向用户提供的各种数据和信息应该是真实和负责的。有的企业在其产品介绍中标出脉冲阀可以喷吹滤袋的面积,如果确有依据,那是件好事。但仔细一看:直角式阀、淹没式阀、直通式阀等不同形式同一规格的脉冲阀所列的喷吹面积都是同一数值。不同形式的脉冲阀结构、气源压力、喷吹性能和气量都不同,其喷吹面积就不可能相同。这样做对自己、对用户、对行业的发展都是有害无益的。


3.4. 袋式除尘是一个“科学加艺术”的行业 

国外有一位学者曾经描述袋式除尘技术是“科学加艺术”。笔者的理解是要掌握和应用这门技术,不仅要了解和熟悉它的科学原理,还要不断在实践中积累宝贵的经验。今天可以说中国已经是袋式除尘应用大国了,在钢铁、有色、建材、电力、化工、垃圾焚烧等行业涌现出许多一流的专家,在袋式除尘器清灰系统选配脉冲阀方面创造出独到的经验与方法。他们通过已经成功的项目案例,判断已选用脉冲阀喷吹能力是富裕还是不够,在以后的项目中再增加或减少清灰面积。他们通过试验确定每平方米滤袋清灰所需的喷吹量在4~6升之间。也有学者通过对众多项目的分析有自己独到的清灰气量估算方法。当然这些都是经验数据。要运用经验数据首先要有经验,自己有了一定的经验才能正确的运用这些经验数据。相信随着袋式除尘行业的发展和清灰技术的完善,正确选配脉冲阀的方法将会被更多的人掌握。


参考文献:

1. 姚宇平 《袋式除尘器滤料及脉冲阀喷吹技术探讨》 全国袋式过滤技术研讨会论文集 2005.4

2. 陈隆枢   《本体的缺陷导致袋式除尘器失效》全国袋式过滤技术研讨会论文集 2011.10

3. 倪建东等 《燃煤锅炉机组电改全袋的成功案例——宝钢电厂3#机组除尘改造工程》全国袋式过滤技术研讨会论文集 2011.10

4. 《超长袋除尘器超低排放技术实验研究》科林环保装备股份有限公司  2015.6


摘自“全国袋式除尘技术研讨会”论文集 2015 阜宁  (P402)

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