布袋除尘原理与除尘工艺

布袋除尘器

[提要]袋式除尘器是一种过滤式除尘器，它主要采用滤袋对含尘气体进行过滤，使粉尘阻留在袋上，以达到除尘的目的，袋式除尘器广泛应用于工业，适用于捕集非粘结、非纤维性的粉尘，处理初浓度为0.001~1000g ／m3，粒径为0.1~200μm，袋式除尘器除尘效率高，可达99％以上。

本章将首先介绍布袋式除尘器工作原理，性能和分类，随后对袋式除尘基本理论进行阐述，包括各种除尘机理和计算，在此基础上对袋式除尘器典型结构，滤袋材质要求，袋式除尘器设计和运行作一简要介绍。

第一节袋式除尘特点

一袋式除尘原理

简单的袋式除尘器如图4—1所示，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气口排出。沉积于滤料上的粉尘层，在机械振动的作用下从滤料表面落下来，落入灰斗中。

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—。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，主要是靠惯性碰撞、拦截、扩散和静电作用。但是当滤布上逐渐形成了一层粉尘粘附层后，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。近年来，不断有人试验使滤布或粗尘带电的方法，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，皆应随纤维直径和滤料的孔隙减小而增大，因而滤料的纤维愈细、愈密实、滤尘效果愈好。

（一）袋式除尘的指标特性

评价袋式除尘器性能优劣的主要性能指标有压降、捕集效率、清灰性能及耐久性，而这些性能在很大程度上取决于滤料的性能。

1、捕集效率

在所有集尘装置中，袋式除尘器的捕集体性能是很高的，几乎在各种情况下捕集效率都可达到99％以上，如果设计、运行得当，特别是维护管理适当，不难使捕集效率达到99.99％。但如果设计、选用不合适，或操作管理不当，便达不到预定性能。

影响袋式除尘器捕集效率的主要因素有粉尘特性、滤料特性、运行参数(粉尘层厚度、压降及过滤速度等)以及清灰方式等。

过滤过程实际分成两个阶段，首先是含尘气体通过清洁滤料，此时起过滤作用的主要是纤维。当滤料上捕集的粉尘不断增加时，一部分粉尘嵌入到滤料内部，一部分附着在表面形成粉尘层，在此阶段中，含尘气体的过滤主要是依靠粉尘层进行的。此时，粉尘层起着比滤料更为重要的作用，并使捕集效率显著提高。在这两个不同阶段，对效率及压降的考虑都有所不同。对于工业布袋除尘器，过滤过程主要是在第二阶段进行的。

由此可见，袋式除尘器的捕集效率高，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及支撑粉尘层的作用，而且清灰时应保留粉尘初层，过度清灰会引起效率显著下降，加快决滤袋损伤。

图4—2为同一种滤料在不同状况下的分级效率曲线。由图可见，清洁滤料的捕集效率最低，积尘后最高，清灰后有所降低。而且对粒径为0.2~0.4μm左右的粉尘，在不同状况下(1．织尘的滤料。2．振打后的滤料。3．清洁滤料)的捕集效率均最低。这是因为此粒径范围正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限，扩散作用范围的上限。

图4—2 滤料在不同状态下的捕集效率

过滤速度是代表袋式除尘器处理气体能力的重要技术经济指标，同时滤速对捕集效率亦有显著影响。实验表明，过滤速度增大1倍，粉尘通过率可能增加2倍甚至4倍以上，图11—3为出口含尘浓度C0与过滤速度V0之关系。由图同样可见，刚清灰后由于滤料上的粉尘大部分被清除，致使捕集效率短期显著下降。随着积尘量的增加，至清灰前效率最高。过滤速度高还会导致滤料上迅速形成粉尘层，引起清灰频繁，因此通常总是希望过滤速度选得低一些。实用中织物滤料的过滤速度为0.5~2m／min，毡滤料为1~5m／min，从经济性和高效率看是适宜的。

2、压降

袋式除尘器的压降不但决定其能耗，而且还决定其捕集效率和清灰周期。袋式除尘器的压降与它的结构形式、滤料特性、过滤速度、入口含尘浓度、清灰方式以及气体的温度和粘度等因素有关，目前主要通过实验确定。

袋式除尘器的总压降ΔP可按下式估算：

ΔP＝ΔPc十ΔP0十ΔPd

式中：ΔPc一袋式除尘器壳体结构压降，通常为300~500Pa；ΔP0一洁净滤料的压降；ΔPd—粉尘层的压降。洁净滤料的压降与过滤速度v的气体粘度μ成正比，其传统的计算公式为

3、清灰性能

通常滤料上沉积的粉尘负荷为0.1~0.3kg／m 2，压降达1000~2000Pa时，即需要进行清灰。由于粉尘和滤料的性质不同，清灰的难易程度是千差万别的。一般是织物比毛毡滤料容易清灰，粗粉尘比细粉尘容易清灰。清灰后应保留的残留附着(亦称初始粉尘层)与总粉尘负荷之比(重量比)衡量清灰性能的定指标。为简化起见，可取一定过滤速度下清灰前后的压降比(称为清灰残留率)来表示。图4—3表示附着残留量与压降的关系。

图4—3 逆气流清灰压降的变化

不同的清灰方式效果也各不相同。一般机械清灰比逆气流清灰效果好，但滤布损坏较严重。机械振打与反吹联合清灰，加强了清灰效果，也提高了过滤速度。脉冲清灰是目前主要的清灰方式，是各种清灰方式中过滤速度最高的。

4、耐久性

包括设备耐久性及滤袋的寿命，而后者尤为重要。近年来，滤袋的使用寿命普遍达到二年以上，气体和粉尘的性质以及清灰方式都会影响滤袋寿命，一般滤速高，压降大，清灰次数多，滤袋的使用寿命短。通常将总袋数的10％已破损时的使用时间定义为滤袋的寿命。

（二）袋式除尘的应用范围

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。它与文氏管洗涤器相比，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合测用，不存