第六章part3

¾气体由内向外流动的为正压袋，工作过程中能 自己保持稳定的形状，常用于较简易的过滤器 中。接在风机出口端的正压袋过滤器，有时可 不用壳体。
¾气体由外向 内流动的为 负压袋，负 压袋必须用 构架支撑。 构架常用金 属线材制 成，其形状 多为笼状或 螺旋状。
2）清灰方式和清灰机构 清灰是袋式除尘器运行中 十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式 命名和分类的。 目前常用的清灰方法有机械、电 磁振动、逆气流和脉冲喷吹等。
袋式除尘器的滤料
滤料名称
棉织物（植 物短纤维） 蚕丝（动物 长纤维） 羊毛（动物 短纤维） 尼龙 奥纶 涤纶（聚脂） 玻璃纤维 （用硅酮树 脂处理） 芳香族聚酰 胺（诺梅克 斯） 聚四氟乙烯 5～ 8 耐温性能/K 直径/μm 长期 10～20 18 5～15 348～358 353～363 353～363 348～358 398～408 413 523 最高 368 373 373 368 423 433 吸水率/ ％ 8 16～22 10～15 4.0～4.5 6 6.5 4.0 稍好 稍好 好 好 好 很差 好 差 差 差 0.4 2.5 1.6 1.6 1 耐酸 性 很差 耐碱性 强度
阻力：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消 耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等。
滤层的压降
气体通过清洁滤层的压降
ΔP = ΔPf + ΔPd
气体通过积尘层的压降 织物滤料的阻力系数
ΔPf = ξ f ⋅ μ ⋅ vg
δ=
颗粒的表面积
m ρd (1 − ε )
1− ε ) ( ΔPd = k μ vg S δ 3
典型机械振动式布袋除尘器
灰斗 含 尘 气 体入口 固 定 孔 板 清 洁 气 体出口 清 洁 气 体一侧
滤袋
②气流反吹 利用反吹气流使滤袋瞬时胀缩，将积尘抖落。包 括逆气流清灰 、气环反吹清灰 、脉冲喷吹 。 与机械振动相比，气流反吹具有处理能力大、清 灰效果好、工作稳定、对滤袋损伤小等优点。
逆气流清灰
图6.63 回转式反吹袋式除尘器 1-旋臂；2-滤袋；3-灰斗；4-反吹风机
6.6.3.4 袋式除尘器的选择、设计 设计流程
– 选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质 相适应 – 选择清灰方式：与滤布相适应 – 计算气布比 – 计算穿透率 – 计算需要的过滤面积和袋室数目 – 提出风机和管道的技术要求 – 经济核算
过滤小颗粒，宜用低气速，让含尘气体在滤料中停留时间增加，使 小尘粒因布朗扩散运动与纤维的接触机会增加。
丹尼斯 （Dennis）和克莱姆（Klemm）提出 了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出 口浓度和穿透率
C2 = [ Pns + (0.1 − Pns )e − aw ]C1 + C R
Pns = 1.5 × 10 −7 exp[12.7(1 − e1.03ν )]
脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99 ％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠
回转反吹是低压喷吹的一种， 如图6.63所示。 反吹空气由风机供给，经中心 管送到设在滤袋上部的旋臂内。 电动机带动旋臂旋转，使所有 滤袋都依次得到反吹。 每只滤袋的反吹时间约15min （或按滤袋前后气压差控制清 灰），反吹风机的风压约为 5KPa。
除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体 量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后， 要及时清灰。 清灰应适度，不应破坏粉尘初层，以保持必要 的效率。
（2）袋式除尘器效率
袋式除尘器的分级效率曲线
对不同大小的尘粒，捕集机理不同： ¾ 大颗粒的沉积，惯性碰撞起主要作用；大约0.3μm以 上的尘粒，由于是碰撞起主要作用，所以分离效率随 粒径的增大而提高； ¾ 小颗粒的沉积，扩散起主要作用。大约在0.3 μm以下 的尘粒，由于是扩散起主要作用，所以分离效率随粒 径减小而提高。
6.6.3.1 袋式除尘器的工作原理
（1）过程 袋式除尘器是以纤维织物为滤料的过滤器。清洁 的织物滤料其过滤效率并不高。 原因:滤料本身 的网孔较大，一般的滤料网孔在20～50 μm。
粉尘因截留、惯性碰撞、静电 和扩散等作 用，在滤袋表面 形成粉尘层，常称为粉层初层。 粉尘初层形成后，成为袋式除 尘器的主要过滤层，提高了除 尘效率。 随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈 两侧的压力差增大，会把已附 在滤料上的细小粉尘挤压过 去，使除尘效率下降。
6.6.3.2 袋式除尘器的滤料
对滤料的要求
¾ 容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低 ¾ 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度 ¾ 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含 尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜 过高 ¾ 表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤 料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时 清灰
筛分
动力捕集
动力作用过程的主要机制可分为惯性碰 撞、截留( 拦截）和扩散 沉积。
惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
6.6.2 过滤设备的种类
1）织物过滤器 以纤维织物作为滤料，为增大设备单位体积 内的过滤面积，通常将滤层做成袋状，所以织物过滤装置 常见的形式是袋滤器（袋式除尘器）。 2）纸过滤器 以纤维制成的纸作为滤料，是一种高效过滤 器，过滤效率可达99.99％以上，称为超净过滤器。纸过 滤器主要用于空调中的超净净化，一些要求特别高的气溶 胶净化过程，也采用纸质高效过滤器，如放射性气溶胶、 微生物气溶胶、铅烟及其他剧毒烟雾的净化。
– 过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 1000～1500Pa 。 – 这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤 袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋 的情况。
工作
清灰
脉冲喷Hale Waihona Puke Baidu清灰
根据喷吹气源的压损不同可分为高压脉冲喷吹和低压 脉冲喷吹两类。
高压脉冲喷吹是目前应用最广的一种清灰 方式。 喷吹气源为压缩空气，喷吹机构如图6.61 所示。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹 管上方设有与每个滤袋口正对的喷嘴，喷 吹管前端装脉冲阀。
由脉冲控制仪按一定程序控制脉冲阀 的启闭。 脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速 喷出，诱导5～7倍的空气进入滤袋。 滤袋在冲击气流作用下，突然膨胀后 再收缩，使附在袋外的颗粒物脱落。 喷吹气源压力为588～686，脉冲周期 为60s左右，脉冲宽度为0.1～0.2s。
每清灰一次，叫做一个脉冲， 全部滤袋完成一个清灰循环的 时间称为脉冲周期。
2 p
2
ε
m = Cvg tη
对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失ΔPf基本上 是一个常数。 气体通过积尘层的压降ΔPd ，主要取决于过滤气速、气 体含尘浓度和连续运转时间。对于给定的烟气特征和粉尘 体含尘浓度和连续运转时间。 层渗透率， ΔPd 与粉尘浓度C和过滤时间t成线性关系， 而与过滤速度的平方成正比。 袋式除尘器的压力损失主要由ΔPd决定 处理含尘浓度低的气体，清灰时间可以适当加长；处理含 尘浓度高的气体，清灰时间应适当缩短；进口含尘浓度低、 清灰时间间隔短、清灰效果好，可以选用较高的过滤气 速；相反，应选用较低的过滤气速。
6.6 过滤式除尘器
使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的 装置 分类
¾空气过滤器
•滤纸或玻璃纤维
¾颗粒层除尘器
•砂、砾、焦炭等颗粒物
¾袋式除尘器 •纤维织物
6.6.1 过滤机理和滤层特性
首先是很大的颗粒因重力沉降、筛滤 （颗粒比滤层通道尺寸大，不能通过） 而分离。 小一些的颗粒与捕集物发生动力学作用 而被捕集。 此外，在特定条件下还可能出现凝聚、 静电沉积等。
– 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 – 过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤 速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积 和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加 大。 – 一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降 – 过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关
（3）阻力
稍好
1
493 493～523
533
4.5～5.0 0
差 很好
好 很好
2.5 2.5
目前，国外对滤料的发展和研究重点在于提高滤料的耐高 温、耐磨和耐腐蚀方面的性能。 目前出现的覆膜滤料（Teflon lined filter）是一种表面覆 合以四氟乙烯微孔薄膜的滤料。覆膜滤料的应用使袋滤技 术由依附滤料表面积累的“一次尘”的“深层过滤”转变为依 附滤料表面覆合的四氟乙烯微孔薄膜的表面过滤，从而降 低了设备阻力、提高了净化效率、延长了滤料寿命，并改 善了过滤性能。
织物
织物
经线
颗粒物初层
滤膜
经线
纬线
含尘气流
纬线
含尘气流
a-织物滤料
b-覆膜滤料
图6.a 过滤过程示意
6.6.3.3 袋式除尘器的组成和构造
袋式除尘器的主要构成部分由滤袋、壳体、灰斗 和清灰机构等。 (1)滤袋 滤袋是过滤的主要作用部件，用纤维织物 制成。
¾ 滤袋多为柱状，横断面有圆形（直径125～150mm）、 多边形、梯形和扁矩形等；滤袋有时也做成匣状。 ¾ 按气体通过方向不同，滤袋可分为正压袋和负压袋两 种。
图6.62 环隙喷吹清灰 1-喷吹管；2-环形喷射 嘴；3-文氏管；4-滤袋
脉冲喷吹清灰
– 脉冲喷吹耗用压缩空气量
Va = anV0 t
n——滤袋总数； t ——脉冲周期，； V0——每条滤袋每次喷吹的压缩空气消耗量，m3； a ——安全系数，一般取1.5。 – 每条滤袋每次喷吹耗用空气量约0.002～0.0025 m3 。
α = 3.6 × 10 −3ν −4 + 0.094
C2 － 粉尘出口浓度，g/m3
Pns －无量纲常数
C1 －粉尘入口浓度，g/m3 CR －脱落浓度 （常数），g/m3
ν －表面过滤速度，m/s
W －粉尘负荷，g/m2
Dennis and Klemm 取 C R = 0.5
效率影响因素
粉尘负荷 过滤速度
选择与设计
（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式
根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定 货的情况等，选定除尘器类型 根据含尘气体特性，选择合适的滤料 根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许 的压力损失等便可初步确定清灰方式
选择与设计
– 清灰方式
粉尘 应用 谷物加工 石灰石（采石场） 氧化铅 煤飞灰（采暖锅炉） 煤飞灰（工业锅炉） 水泥（窑炉） 气布比 12～14 6～8 1.5～2 2～3 4～5 2～3 主要清灰方式 RA PJ S RA PJ RA 主要滤布种类 粒径 F F W W W/F W 大 大 小 小 中 中 密度 低 中 高 中 中 中
①机械振动 机械振动可分为抖动、 摇动和频率较高、振幅较 小的振动等几种形式。摇 动和抖动可结合使用。
机械振动清灰
– 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0～ 2.0m/min，压力损失为800－1200Pa
运行
清灰
机械振动清灰
– 此类型袋式除尘器的 优点是工作性能稳 定，清灰效果较好 – 缺点是滤袋常受机械 力作用，损坏较快， 滤袋检修与更换工作 量大
3）纤维填充过滤器 以松散的纤维状材料做成过滤床层，具有阻力较 小，容尘量较大的特点，常用于高效过滤前，作 预处理过滤器。 另一类用丝网或板网材料制成过滤床层的过滤 器，气体通过床层中众多狭小曲折的通道，颗粒 由于惯性碰撞而被捕集。
4）多孔材料过滤器 用多孔材料作为滤料，由于材料的不 同，过滤器的性能和用途各异。用聚胺酯泡沫塑料制成的 过滤器（图6.55），已广泛应用于超净净化的前级过滤。 多孔陶瓷、多孔绕结金属过滤器，是正在开发的高温含尘 气体净化装置。
袋式除尘器的滤料
滤料种类
– 按滤料材质分
天然纤维
– 棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K以下气体
无机纤维
– 主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆
合成纤维
– 性能各异，满足不同需要，扩大了除尘器的应用领域
袋式除尘器的滤料
滤料种类
– 按滤料结构分
滤布（编织物）
毛毡
－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量大，不易于清灰
5）颗粒层过滤器 以 颗粒状材料为滤料， 构成过滤床层。这种 过滤器的过滤效率 高，且具有耐高温、 耐腐蚀、耐磨损的独 特优点，能在较恶劣 的条件下工作，维修 费用也较低。
6.6.3 袋式除尘器
采用纤维织物作滤料的袋式除尘器在工业尾气 的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达99%以上 效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得 越来越广泛的应用