袋式除尘器是一种高效干式除尘器,如图4．4．1所示。 它是依靠纤维滤料做成的滤袋,更主要的是通过滤袋表面上形成的粉尘层来净化气体的。 几乎对于一般工业中的所有粉尘,其除尘效率均可能达到99%以上。 袋式除尘器作为一种高效除尘器,广泛用于各种工业废气除尘中,如轻工、机械制造、建材、化工、有色冶炼及钢铁企业等。 它比静电除尘器的结构简单,投资省,运行稳定,还可以回收因比电阻高而难于回收的粉尘;它与文丘里管洗涤器相比,动力消耗小,回收的干粉尘便于综合利用,不存在泥浆处理的问题。 因此,对于细而干燥的粉尘,采用袋式除尘器净化较为适宜。
图4．4．1 袋式除尘器
一、袋式除尘器的工作原理
袋式除尘器的工作原理如图4．4．2所示。
图4．4．2 袋式除尘器工作原理
图4．4．3 滤袋与袋笼
1.滤尘机理
含尘气流从下部进入圆筒形滤袋,在通过滤料的孔隙时,粉尘被滤料阻留下来,透过滤料的清洁气流由排出口排出。 沉积于滤料上的粉尘层,在机械振动的作用下从滤料表面脱落下来,落入灰斗中。 滤袋与袋笼如图4．4．3所示。
袋式除尘器的滤尘机制包括筛分、惯性碰撞、拦截、扩散、静电及重力作用等。 筛分作用是袋式除尘器的主要滤尘机制之一。 当粉尘粒径大于滤料中纤维间孔隙或滤料上沉积的粉尘间的孔隙时,粉尘即被筛滤下来。 通常的织物滤布,由于纤维间的孔隙远大于粉尘粒径,所以刚开始过滤时,筛分作用很小,主要是纤维滤尘机制——惯性碰撞、拦截、扩散和静电作用。 但是当滤布上逐渐形成了一层粉尘黏附层后,则碰撞、扩散等作用变得很小,而是主要靠筛分作用。
一般粉尘或滤料可能带有电荷,当两者带有异性电荷时,则静电吸引作用显现出来,使滤尘效率提高,但却使清灰变得困难。 不断有人试验使滤布或粉尘带电的方法,强化静电作用,以便提高对微粒的滤尘效率。 重力作用只是对相当大的粒子才起作用。 惯性碰撞、拦截及扩散作用,应随纤维直径和滤料的孔隙减小而增大,所以滤料的纤维愈细、愈密实,滤尘效果愈好。
2.滤尘效率
在各种除尘装置中,袋式除尘器是滤尘效率很高的一种,几乎在各种情况下,滤尘效率都可以达到99%以上。 如设计、制造、安装运行得当,特别是维护管理适当,则不难使其除尘效率达到99．9%。 在许多情况下,袋式除尘器的排尘浓度可以达到每立方米数十毫克,甚至0．1mg/m3以下。因此,有时还可以将袋式除尘器排气送回车间内部循环使用,节省了为补给空气加热或冷却的能耗和费用。 当然,在设计、选用不当或操作管理不善的情况下,袋式除尘器的排尘浓度也会达到很高数值。
二、袋式除尘器的影响因素
1.滤料的性能
袋式除尘器采用的滤料种类较多,按滤料的材质分,有天然纤维、无机纤维和合成纤维等。 不同结构的滤料,滤尘过程不同,对滤尘效率的影响也不同。 袋式除尘器的滤尘效率高,主要是靠滤料上形成的粉尘层的作用,滤布则主要起着形成粉尘层和支撑它的骨架的作用。 滤料的性能,主要指过滤效率、透气性和强度等,这些都与滤料材质和结构有关。 根据袋式除尘器的除尘原理和粉尘特性,对滤料有如下要求:
①容尘量大,清灰后能保留一定的永久性容尘,以保持较高的过滤效率。
②在均匀容尘状态下透气性好,压力损失小。
③抗皱折、耐磨、耐温和耐腐蚀性好,机械强度高。
④吸湿性小,易清灰。
⑤使用寿命长,成本低。
这些要求有些取决于纤维的理化性质,有些取决于滤料的结构。 一般滤料很难同时满足所有要求,要根据具体使用条件来选择合适的滤料。
2.粉尘层厚度
由于袋式除尘器是把沉积在滤料表面上的粉尘层作为过滤层的一种过滤式除尘装置,所以为控制一定的压力损失而进行清灰时,应保留住粉尘初层,而不应清灰过度,乃至引起效率显著下降,滤料损伤加快。
3.清灰方式
袋式除尘器滤料的清灰方式也是影响其滤尘效率的重要因素。 如前所述,滤料刚清灰后的滤尘效率是最低的,随着过滤时间(即粉尘层厚度)的增长,效率迅速上升。 当粉尘层厚度进一步增加时,效率保持在几乎恒定的高水平上。 清灰方式不同,清灰时逸散粉尘量不同,清灰后残留粉尘量也不同,因而除尘器排尘浓度也不同。
4.过滤速度
袋式除尘器的过滤速度V是指气体通过滤料的平均速度。 过滤速度的选择要考虑经济性和对滤尘效率的要求等各方面因素。 从经济方面考虑,选用的过滤速度高时,处理相同流量的含尘气体所需的滤料面积小,则除尘器的体积、占地面积、耗钢量亦小,因而投资小,但除尘器的压力损失、耗电量、滤料损伤增加,因而运行费用高。 过滤速度提高时,将加剧尘粒以直通、压出和气孔三条途径对滤料的穿透,因而会降低除尘效率。
三、脉冲式袋式除尘器结构
脉冲式袋式除尘器,如图4．4．4所示,由箱体、灰斗、支架、滤袋、袋笼、喷吹装置、卸灰装置、压缩空气管路等组成。 含尘气体经过进风口进入箱体内,通过初级沉降后,较粗颗粒尘及大部分粉尘在初级沉降及自身重力的作用下,降至灰斗中,另一部分粉尘则吸附在滤袋外表面上,净化后气体穿过滤袋进入上箱体,汇集在清洁室内由出风管口排出。 随着过滤工况的不断进行,积附在滤袋外表面上的粉尘亦将不断增加,当过滤阻力达到一定的压力值时,储气罐内的压缩空气通过脉冲阀对滤袋进行反吹,使滤袋上的集灰层浮动、疏松、膨胀达到流态化,最后被清离滤袋表面,落入灰斗内。 如此反复进行,连续净化气体。
图4．4．4 脉冲式袋式除尘器结构
四、袋式除尘器的分类
1.按进气方式不同分类
按进气方式,可分为上进气和下进气两种方式。 其中,用得较多的是下进气方式,它具有气流稳定、滤袋安装调节容易等优点;但气流方向与粉尘下落方向相反,清灰后会使细粉尘重新积附于滤袋上,清灰效果变差,压力损失增大。 上进气形式可以避免上述缺点,但由于增设了上花板和上部进气分配室,使除尘器高度增大,滤袋安装调节较复杂,上花板易积灰。
2.按除尘器内气体压力
按这种分类,有正压式和负压式两类。 正压式又称压入式,这类除尘器内部气体压力高于大气压力,一般设在通风机出风段;反之为吸入式。 正压式袋式除尘器的特点是外壳结构简单、轻便,严密性要求不高,甚至在处理常温无毒气体时可以完全敞开,只需保护滤袋不受风吹雨淋即可,且布置紧凑,维修方便,但风机易受磨损。 负压式袋式除尘器的突出优点是可使风机免受粉尘的磨损,但对外壳的结构强度和严密性要求高。
3.按滤袋断面形状
按滤袋断面形状,有圆筒形滤袋和扁平形滤袋两种。 圆袋应用较广,直径一般为120~300mm,最大不超过600mm,滤袋长度一般为2~6m,有的滤袋长达12m以上。 径长比一
般为16~40,其取值与清灰方式有关。 对于大中型袋式除尘器,一般都分成若干室,每室袋数少则8~15只,多达200只,每台除尘器的室数,少则3~4室,多达16室以上。
4.按含尘气流通过滤袋的方向
按这种分类,有内滤式和外滤式两类。 内滤式系指含尘气流先进入滤袋内部,粉尘被阻留在袋内侧,净气透过滤料逸到袋外侧排出;反之,则为外滤式。 外滤式的滤袋内部通常设有支撑骨架(袋笼),滤袋易磨损,维修困难。
5.按清灰方式
袋式除尘器的清灰方式也很多,大致可以分为3类:机械清灰、逆气流清灰及脉冲喷吹清灰。
(1)机械清灰
机械清灰包括人工敲打和机械振动。 机械振动清灰袋式除尘器采用机械振动装置使滤袋作周期性振动,使黏附在滤袋上的尘粒落入灰斗中。 其结构简单、造价低,可用于要求不高的场合。 因前者存在在振动分布不均、对滤袋损害较大等缺点,仅用于小型机组。
(2)逆气流清灰
逆气流清灰是借助于空气或压力较高的循环气体,以与含尘气流相反的方向通过滤袋进行反吹清灰。 这种清灰方式滤袋易磨损,换装及维修工作量较大。
(3)脉冲喷吹清灰
压缩空气经过喷吹口以很高的速度喷出后诱导二次气流在极短的时间内喷入滤袋,使滤袋产生快速膨胀。 粉尘层的剥离一方面是借助喷吹气流对粉尘层的剥离力,另一方面则是依靠膨胀滤袋在回缩过程中形成的反向加速度将粉尘甩脱。 这种方式的清灰强度大,可以在过滤工作状态下进行清灰,允许的过滤风速也高。 由于脉冲喷吹清灰方式具有很多优点,逐渐成为袋式除尘器的一种主要的清灰方式。
袋式除尘器的效率、压力损失、滤速及滤袋寿命等皆与清灰方式有关,故实际中多数按清灰方式对袋式除尘器进行分类和命名。
机械振动式、逆气流清灰式和逆气流机械振动式皆属于间歇清灰方式。 即除尘器被分隔成若干个室,清灰时逐室切断气路,按顺序对各室进行清灰。 这种间歇清灰方式没有伴随清灰而产生的粉尘外逸现象,可获得较高的除尘效率。
气环反吹式和脉冲喷吹式是连续清灰方式,清灰时不切断气路,连续不断地对滤袋的一部分进行清灰。 这种连续清灰方式,由于其压力损失稳定,适于处理含尘浓度高的气体。
五、脉冲式袋式除尘器的维护
(1)要经常检查控制阀、脉冲阀以及定时器等的动作情况。
脉冲阀橡胶膜片的失灵是袋式除尘器常见故障,它直接影响清灰效果。 该设备属于外滤式,袋内装骨架,要检查固定滤袋的零件是否松弛,滤袋的张力是否合适。 支撑框架是否光滑,以防止磨损滤袋。 清灰采用压缩空气。 因此要求除油雾及水滴,且油水分离器必须经常清洗,以防运动机构失灵及滤袋的堵塞。
(2)处理风量和各测试点压力与温度是否与设计相符。
(3)滤袋的安装情况,是否有在使用后掉袋、松口、磨损等情况发生,可目测投运后烟囱的排放情况来判断。
(4)防止结露。
使用中要防止气体在袋室内冷却到露点以下,特别是在负压下使用袋式除尘器更应注意。 由于其外壳常常会有空气漏入,使袋室气体温度低于露点,滤袋就会受潮,致使灰尘不是松散地,而是黏糊地附着在滤袋上,把织物孔眼堵死,造成清灰失效,使除尘器压降过大,无法继续运行,有的产生糊袋无法除尘。
要防止结露,必须保持气体在除尘器及其系统内各处的温度均高于其露点25~35℃,以保证滤袋的良好使用效果。
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