权利要求
1.一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合
除尘器，其特征在于：包括除尘器箱体(2)，所述除尘器箱体(2)内通过中隔板(5)分隔为烟气预处理区间和布袋除尘区间;所述烟气预处理区间通过旋风子管板(11)分隔为一次除尘后烟气转向室(8)和旋风子进气室(12)，所述旋风子管板(11)上安装有多个陶瓷旋风子(10)，所述陶瓷旋风子(10)顶部贯穿旋风子管板(11)后与一次除尘后烟气转向室(8)连通，底部开口位于旋风子进气室(12)内;所述一次除尘后烟气转向室(8)通过一次除尘后烟气通道(19)与布袋除尘区间连通;所述一次除尘后烟气转向室(8)顶部设置有净烟室(9)，所述一次除尘后烟气转向室(8)和净烟室(9)通过横隔板(6)分隔，所述净烟室(9)设置有净烟气出口(3);所述布袋除尘区间内设置有滤袋及袋笼(4);所述除尘器箱体(2)上设有烟道(13)，所述烟道(13)内通过均风导流板(17)分隔为多个独立的进烟分区;每个所述进烟分区的入口均设置有电动伺服烟门组(14);每个所述进烟分区内设有一个风压检测装置(7);所述陶瓷旋风子(10)下方以及布袋除尘区间下方均分别设有集尘斗(15)，且各集尘斗(15)独立设置、互不贯通。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述陶瓷旋风子(10)为40个，40个所述陶瓷旋风子(10)呈矩形阵列布置，沿垂直于烟气流动的方向排布为2排，沿烟气流动方向排布为20列，所述陶瓷旋风子(10)底部设置旋风子支撑板(20)，所述旋风子支撑板(20)与除尘器箱体(2)内壁相连。
3.根据权利要求2所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述烟道(13)通过均风导流板(17)沿宽度方向分隔为5个进烟分区，每个所述进烟分区对应连通一组陶瓷旋风子(10)。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述风压检测装置(7)设置在除尘器箱体(2)上，所述风压检测装置(7)的检测点位于一次除尘后烟气转向室(8)的内部，并位于对应进烟分区的陶瓷旋风子(10)的烟气出口上方。。
5.根据权利要求4所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述风压检测装置(7)连接有反吹管路，所述反吹管路上设有反吹电磁阀(18)。
6.根据权利要求5所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述电动伺服烟门组(14)包括伺服电机和由该伺服电机驱动的调节门，所述伺服电机内置制动器。
7.根据权利要求1所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：每个所述集尘斗(15)的底部均连接有一个星形卸料器(16)。
8.根据权利要求1所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述一次除尘后烟气通道(19)的顶部开口位于一次除尘后烟气转向室(8)的底部，其底部开口通向布袋除尘区间。
9.根据权利要求1所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，其特征在于：所述除尘器箱体(2)的顶部内侧还设有自动喷吹装置(1)，所述自动喷吹装置(1)的喷吹管对准滤袋及袋笼(4)的袋口。
10.一种采用权利要求1至9任一项所述的嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的风压平衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过各进烟分区内的风压检测装置(7)实时采集该分区的风压信号;
S2：将S1采集的风压信号传输至PLC控制系统，由该PLC控制系统计算所有分区风压的平均值;
S3：当任一分区的风压与平均值的偏差超过预设阈值时，由PLC控制系统向该分区对应的电动伺服烟门组(14)输出调节信号，调节该电动伺服烟门组(14)的开度;
S4：重复S1~S3，使各进烟分区的进气量保持动态平衡。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于工业烟气除尘设备技术领域，特别是涉及一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器及其控制方法。
背景技术
[0002]工业窑炉、燃煤锅炉、生物质锅炉等排放的高温含尘烟气治理是环保领域的重要课题。在众多除尘设备中，旋风除尘和布袋除尘器是两类应用广泛的技术。旋风除尘器，尤其是陶瓷多管除尘器，具有结构简单、耐高温、耐磨损、运行可靠的优点，适用于捕集粒径较大的粉尘颗粒。然而，其对如PM10和PM2.5细颗粒物的捕集效率有限，难以满足日益严格的超低排放要求。
[0003]布袋除尘器利用纤维滤料进行过滤，对细颗粒物的捕集效率极高，能够稳定实现低于10mg/Nm3的出口排放浓度，但其滤袋对烟气条件较为敏感，当入口烟气中含尘浓度过高，特别是含有大量粗颗粒或未燃尽的火星时，滤袋会因长期受到冲刷而加速磨损，更严重的是，未燃尽火星可能直接烧穿滤袋，导致设备失效，存在安全隐患。为了兼顾处理效率与运行安全，现有技术中常采用陶瓷多管除尘器和布袋除尘器的两级串联除尘方案。即首先利用陶瓷多管除尘器对高温烟气进行预处理，去除大部分粗颗粒和火星，然后由布袋除尘器进行精过滤。然而，这种传统串联布置方式存在以下明显缺陷：
1、占地面积大，系统复杂：两台独立的设备需要分别建设基础，并通过较长的连接管道和弯头进行连接，不仅占据了更多的厂房空间，也增加了系统的复杂性和初期投资;
2、系统阻力高，运行能耗大：设备间的连接管道、弯头等会增加额外的沿程阻力和局部阻力，导致整个除尘系统的全压阻力升高，引风机的运行能耗相应增大;
3、易积灰堵塞，影响稳定运行：连接管道，特别是弯头处，容易发生粉尘沉积和积灰，若不及时清理，会进一步增加系统阻力，甚至堵塞管道，影响系统正常运行，增加维护工作量;
4、气流分布不均，预除尘效果波动：在传统的布置中，烟气通过管道进入陶瓷多管除尘器时，各旋风子单元的进气分配往往不均匀。这种不均匀会导致部分旋风子负荷过重、效率下降，而部分则未能充分利用，使得整体预除尘效率不稳定，加重了后端布袋除尘器的负担。
发明内容
[0004]有鉴于此，本发明旨在提出一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器及其控制方法，以解决传统除尘器占地面积大、系统阻力高、气流分布不均导致预除尘效果不稳定，以及粗颗粒或火星易冲刷、烧损滤袋的问题。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，包括除尘器箱体，所述除尘器箱体内通过中隔板分隔为烟气预处理区间和布袋除尘区间;所述烟气预处理区间通过旋风子管板分隔为一次除尘后烟气转向室和旋风子进气室，所述旋风子管板上安装有多个陶瓷旋风子，所述陶瓷旋风子顶部贯穿旋风子管板后与一次除尘后烟气转向室连通，底部开口位于旋风子进气室内;所述一次除尘后烟气转向室通过一次除尘后烟气通道与布袋除尘区间连通;所述一次除尘后烟气转向室顶部设置有净烟室，所述一次除尘后烟气转向室和净烟室通过横隔板分隔，所述净烟室设置有净烟气出口;所述布袋除尘区间内设置有滤袋及袋笼;所述除尘器箱体上设有烟道，所述烟道内通过均风导流板分隔为多个独立的进烟分区;每个所述进烟分区的入口均设置有电动伺服烟门组;每个所述进烟分区内设有一个风压检测装置;所述陶瓷旋风子下方以及布袋除尘区间下方均分别设有集尘斗，且各集尘斗独立设置、互不贯通。
[0006]更进一步的，所述陶瓷旋风子为40个，40个所述陶瓷旋风子呈矩形阵列布置，沿垂直于烟气流动的方向排布为2排，沿烟气流动方向排布为20列，所述陶瓷旋风子底部设置旋风子支撑板，所述旋风子支撑板与除尘器箱体内壁相连。
[0007]更进一步的，所述烟道通过均风导流板沿宽度方向分隔为5个进烟分区，每个所述进烟分区对应连通一组陶瓷旋风子。
[0008]更进一步的，所述风压检测装置设置在除尘器箱体上，所述风压检测装置的检测点位于一次除尘后烟气转向室的内部，并位于对应进烟分区的陶瓷旋风子的烟气出口上方。
[0009]更进一步的，所述风压检测装置连接有反吹管路，所述反吹管路上设有反吹电磁阀。
[0010]更进一步的，所述电动伺服烟门组包括伺服电机和由该伺服电机驱动的调节门，所述伺服电机内置制动器。
[0011]更进一步的，每个所述集尘斗的底部均连接有一个星形卸料器。
[0012]更进一步的，所述一次除尘后烟气通道的顶部开口位于一次除尘后烟气转向室的底部，其底部开口通向布袋除尘区间。
[0013]更进一步的，所述除尘器箱体的顶部内侧还设有自动喷吹装置，所述自动喷吹装置的喷吹管对准滤袋及袋笼的袋口。
[0014]一种采用嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的风压平衡控制方法，包括以下步骤：
S1：通过各进烟分区内的风压检测装置实时采集该分区的风压信号;
S2：将S1采集的风压信号传输至PLC控制系统，由该PLC控制系统计算所有分区风压的平均值;
S3：当任一分区的风压与平均值的偏差超过预设阈值时，由PLC控制系统向该分区对应的电动伺服烟门组输出调节信号，调节该电动伺服烟门组的开度;
S4：重复S1~S3，使各进烟分区的进气量保持动态平衡。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明将多个陶瓷旋风子阵列内嵌于布袋除尘器箱体内，并通过中隔板在同一个箱体内分隔出烟气预处理区间和布袋除尘区间，彻底取代了传统方案中两台独立设备加连接管道的布置方式，使得设备布局更为紧凑，显著减少了占地面积;同时，由于省去了连接管道和弯头，从根本上消除了由此产生的附加阻力，从而降低了整个除尘系统的运行阻力，有助于减少风机能耗;
2、本发明通过在烟道内设置均风导流板将其分隔为多个独立进烟分区，并在每个分区入口配置电动伺服烟门组、在分区内设置风压检测装置，构成了一个分区进气、分区监测的硬件架构，为实现基于实时风压反馈的调节提供了基础，能够动态调整各分区进气量，自动补偿因积灰或原始流场不均带来的偏差，从而确保所有陶瓷旋风子负荷均匀，使一级预除尘效率保持在稳定高效的状态，为后端布袋过滤创造了条件均衡、浓度稳定的进气环境;
3、本发明通过将陶瓷旋风子阵列布置于布袋除尘区间上游的结构，使含尘烟气必须首先经过离心分离处理，该前置设计不仅能高效去除大部分粗颗粒粉尘，降低进入布袋区的粉尘负荷，减轻滤袋的机械磨损，更重要的是能够可靠地捕集并分离烟气中可能夹带的未燃尽火星，从物理上阻隔了火星接触滤袋的途径，从根本上消除了滤袋被烧损的隐患，从而延长了滤袋的清灰周期和使用寿命;
4、本发明为陶瓷旋风子下方和布袋除尘区间下方分别设置了独立且互不贯通的两个集尘斗，该结构实现了对粗颗粒粉尘、火星和细颗粒飞灰的物理分离收集，这不仅有效防止了两级除尘区域在卸灰或清灰过程中发生气流窜扰和粉尘二次飞扬，而且便于对性质不同的粗、细灰渣进行分类处理或资源化利用，提升了系统的实用性和经济性。
附图说明
[0016]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的正视结构示意图;
图2为本发明所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的侧视结构示意图;
图3为本发明所述的一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的俯视结构示意图。
[0017]图中：
1、自动喷吹装置;2、除尘器箱体;3、净烟气出口;4、滤袋及袋笼;5、中隔板;6、横隔板;7、风压检测装置;8、一次除尘后烟气转向室;9、净烟室;10、陶瓷旋风子;11、旋风子管板;12、旋风子进气室;13、烟道;14、电动伺服烟门组;15、集尘斗;16、星形卸料器;17、均风导流板;18、反吹电磁阀;19、一次除尘后烟气通道;20、旋风子支撑板。
具体实施方式
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]具体实施方式：参见图1-3说明本实施方式，一种嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器，包括除尘器箱体2，所述除尘器箱体2内通过中隔板5分隔为烟气预处理区间和布袋除尘区间;所述除尘器箱体2作为整个装置的外壳和主体框架，所述烟气预处理区用于进行一级粗除尘，所述烟气预处理区间通过旋风子管板11分隔为一次除尘后烟气转向室8和旋风子进气室12，所述旋风子管板11上安装有多个陶瓷旋风子10，所述旋风子管板11用于限定陶瓷旋风子10的出烟口的位置，从而限制烟气流出的方向，并作为结构板分隔上下空间，所述陶瓷旋风子10顶部贯穿旋风子管板11后与一次除尘后烟气转向室8连通，底部开口位于旋风子进气室12内，所述陶瓷旋风子10通过利用离心力分离烟气中的粗颗粒粉尘和未燃尽火星，所述一次除尘后烟气转向室8用于汇集经陶瓷旋风子10净化后的烟气，并使气流方向发生平稳转变，为进入布袋除尘区间创造条件，所述旋风子进气室12用于将烟气均匀分配至各个陶瓷旋风子10;所述一次除尘后烟气转向室8顶部设置有净烟室9，所述一次除尘后烟气转向室8和净烟室9通过横隔板6分隔，所述净烟室9用于排出最终净化后的洁净烟气，所述净烟室9设置有净烟气出口3，所述净烟气出口3用于排出最终净化后的洁净烟气;所述布袋除尘区间内设置有滤袋及袋笼4，所述滤袋及袋笼4用于高效捕集细颗粒粉尘;所述除尘器箱体2上设有烟道13，所述烟道13内通过均风导流板17分隔为多个独立的进烟分区，从而对烟气进行初步的引导和机械分配;每个所述进烟分区的入口均设置有电动伺服烟门组14，所述电动伺服烟门组14用于精确调节该分区的进气量;每个所述进烟分区内设有一个风压检测装置7，所述风压检测装置7用于实时监测该区域的烟气静压;所述陶瓷旋风子10下方以及布袋除尘区间下方均分别设有集尘斗15，且各集尘斗15独立设置、互不贯通，陶瓷旋风子10下方的集尘斗15用于收集一级除尘产生的粗颗粒粉尘，布袋除尘区间下方的集尘斗15用于收集二级除尘产生的细颗粒飞灰。
[0020]本发明的工作原理如下：
含尘烟气首先进入烟道13，流经烟道13入口处设置的电动伺服烟门组14进行初步调节，并被均风导流板17分配，进入不同的旋风子进气室12的区域，烟气在旋风子进气室12内进入陶瓷旋风子10，在离心力作用下，粗颗粒被分离并向下落入烟气预处理区间下方的集尘斗15，完成一级除尘，净化后的烟气从陶瓷旋风子10顶部排出，进入一次除尘后烟气转向室8，烟气在此转向并趋于平稳后，通过一次除尘后烟气通道19进入由中隔板5分隔出的布袋除尘区间，在布袋除尘区间内，烟气自下而上穿过滤袋及袋笼4，细颗粒物被阻留，完成二级精过滤，净化后的气体继续上升，进入净烟室9，最后通过净烟气出口3排出，整个装置容纳于除尘器箱体2内，横隔板6用于加强结构及分隔一次除尘后烟气转向室8与净烟室9。
[0021]所述陶瓷旋风子10为40个，40个所述陶瓷旋风子10呈矩形阵列布置，沿垂直于烟气流动的方向排布为2排，沿烟气流动方向排布为20列，这种矩阵式布局使得结构紧凑，便于与进烟分区对应，并为烟气在旋风子进气室12内均匀分配提供了基础，以处理烟气量108000m3/h为例，经核算，单根陶瓷旋风子10的处理能力约2700~3000m3/h，40根陶瓷旋风子10并联能够完全覆盖工况负荷，为满足安装及检修空间要求，设定排间距为660mm，列间距为550mm，所述陶瓷旋风子10底部设置旋风子支撑板20，所述旋风子支撑板20与除尘器箱体2内壁相连，所述旋风子支撑板20用于为陶瓷旋风子10提供支撑和安装基础。
[0022]所述烟道13通过均风导流板17沿宽度方向分隔为5个进烟分区，每个所述进烟分区对应连通一组陶瓷旋风子10，即将沿烟气流动方向排列的若干列陶瓷旋风子10作为一个受控单元，具体而言，当陶瓷旋风子10总列为20列时，5个进烟分区平均分配，每个进烟分区对应沿烟气流动方向的4列陶瓷旋风子10，共计8个陶瓷旋风子10，这种划分方式将总的进气流道划分为多个可独立调控的子单元，是实现分区风压平衡控制的结构前提，进口烟道截面尺寸为宽6200mm×高920mm，各进烟分区进口宽度约1240mm。
[0023]所述风压检测装置7设置在除尘器箱体2上，所述风压检测装置7的检测点位于一次除尘后烟气转向室8的内部，并位于对应进烟分区的陶瓷旋风子10的烟气出口上方，这个位置通常是烟气经过均风导流板17初步导流、气流相对平稳的流段，在此处设置测压点，能够更准确地反映进入相应烟气分区所对应的陶瓷旋风子10之前的烟气静压，避免了在阀门近端或气流剧烈扰动区测量导致的数据不稳定，从而为后续基于风压反馈的平衡控制算法提供可靠、稳定的输入信号。
[0024]所述风压检测装置7连接有反吹管路，所述反吹管路用于防止风压检测装置7堵塞，确保风压检测装置7在含尘烟气中长期可靠运行，所述反吹管路上设有反吹电磁阀18，当PLC控制系统下达清扫指令时，反吹电磁阀18开启，外接的压缩空气瞬间反向吹入反吹管路，将积累在取压口或反吹管路内壁的粉尘吹扫回一次除尘后烟气转向室8内，针对生物质烟气等可能含有焦油成分的特殊工况，还可以为取样管路增设电伴热保温，维持管壁温度在120℃以上，防止焦油冷凝黏附堵塞，这一设计是保障压力监测信号持续准确、闭环控制系统得以稳定运行的关键，在具体实施中，一般采用每30分钟进行一次脉冲反吹的频率。
[0025]所述电动伺服烟门组14包括伺服电机和由该伺服电机驱动的调节门，所述伺服电机内置制动器，伺服电机输出轴通过联轴器等方式连接并驱动调节门的转轴，从而实现对调节门开度的精确、快速控制，伺服电机内部集成了制动器，当伺服电机接收到停止调节信号或设备意外断电时，制动器会自动动作，将电机轴抱死锁紧，进而有效防止由于烟气流动产生的脉动压力或设备自身运行振动而导致的调节门开度自发改变，从而将开度牢牢锁定在控制系统所设定的位置，保证了调节指令执行结果的持久性和稳定性，伺服电机额定转矩根据需要选为15N·m或18N·m。
[0026]每个所述集尘斗15的底部均连接有一个星形卸料器16，星形卸料器16是一种通过旋转叶轮实现连续卸灰的装置，其核心作用是，叶轮在连续转动时，既能将上方灰斗中的灰渣连续、稳定地排出，又依靠叶轮与壳体之间的紧密配合，在旋转过程中始终能保持一定的密封性，防止外部空气被大量吸入除尘器内部而干扰正常的烟气流动和过滤，同时也防止烟气从灰斗中泄漏，实现了密封状态下的连续排灰，通过控制星形卸料器16的转速，灵活调节排灰的速率。
[0027]所述一次除尘后烟气通道19的顶部开口位于一次除尘后烟气转向室8的底部，其底部开口通向布袋除尘区间，所述一次除尘后烟气通道19是一个连通腔道，一次除尘后烟气转向室8汇集而来的烟气，通过一次除尘后烟气通道19向下流动后进入布袋除尘区间。
[0028]所述除尘器箱体2的顶部内侧还设有自动喷吹装置1，所述自动喷吹装置1的喷吹管对准滤袋及袋笼4的袋口，所述自动喷吹装置1包括压缩空气气包、脉冲阀、喷吹管以及PLC清灰控制模块，当滤袋及袋笼4表面粉尘不断积累导致过滤阻力升高至设定值，例如1000～1200Pa时，或达到预设的清灰时间间隔时，清灰PLC控制特定的脉冲阀在0.1～0.2秒内开启，压缩空气从气包经喷吹管，从对准滤袋及袋笼4袋口的喷嘴高速喷出，这股短暂、高速的逆向气流使滤袋及袋笼4产生急剧的膨胀和抖动，从而将附着在滤袋外表面的粉尘层有效地剥离，使其落入其下方的集尘斗15，喷吹压力通常为0.35~0.6MPa，滤袋及袋笼4规格为直径160mm，长度6000mm，材质根据烟气温度选择聚苯硫醚针刺毡，对于生物质烟气可选在聚苯硫醚表面复合聚四氟乙烯薄膜的针刺毡以防粘袋。
[0029]一种采用嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器的风压平衡控制方法，该方法通过闭环控制实现各进烟分区风量的自动均衡，包括以下步骤：
S1：系统运行时，分别通过预先安装在各进烟分区内的风压检测装置7实时采集该分区的风压信号，并将其转换为标准的电信号;
S2：将S1采集的风压电信号传输至PLC控制系统，由该PLC控制系统计算所有分区风压的平均值，该平均值即作为系统在当前运行状态下所追求的动态平衡基准值;
S3：PLC控制系统将每一个分区的实时风压测量值，与S2计算出的动态平均值进行逐一比较，系统中设定有一个允许的偏差阈值，如±20Pa或±30Pa，当任一分区的风压与平均值的偏差超过预设阈值时，由PLC控制系统向该分区对应的电动伺服烟门组14输出调节信号，调节该电动伺服烟门组14的开度，PLC根据偏差的方向和大小，生成相应的调节指令，发送给该超差烟气分区入口所对应的那个电动伺服烟门组14的伺服电机，伺服电机根据接收到的指令精确动作，调整调节门的开度，例如，风压持续偏高表明该分区实际进气阻力偏大，则微调开大阀门以增加通流面积;风压持续偏低则微调关小阀门;
S4：重复S1~S3，使各进烟分区的进气量保持动态平衡，通过不间断的、小步长的动态微调，使各分区的风压测量值逐渐向平均值靠拢，从而在宏观上确保从各分区进入的烟气流量保持动态平衡，最终使得所有并联工作的陶瓷旋风子10处理负荷均匀，一级预除尘效率保持稳定高效，并为后端布袋过滤提供稳定的工作条件。
[0030]以上公开的本发明具体实施方式只是用于帮助阐述本发明。具体实施方式并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
说明书附图(3)
声明：
“嵌入式陶瓷多管与布袋复合除尘器及其控制方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：黑龙江研硕机电设备有限公司
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