大气污染袋式除尘器课程设计
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典型机械振动式布袋除尘器
灰斗 清 洁 气 体出口 清 洁 气 体一侧 滤袋 含 尘 气 体入口 固 定 孔 板
袋式除尘器的清灰
• 逆气流清灰 –过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 1000～ 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
∆P = ∆Pf + ∆PP = xf µ gν Kf + xP µ gν KP
• 对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 对于给定的滤料和操作条件， 基本上是一个常数
∆Pf
P
• 通过袋式除尘器的压力损失主要由 ∆P 决定
袋式除尘器的压力损失
• 在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示 在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m 为 m =ν ⋅ A⋅t ⋅C
α = 3.6 × 10 −3ν −4 + 0.094
C2 － 粉尘出口浓度，g/m3 粉尘出口浓度，
Pns －无量纲常数
ν －表面过滤速度，m/s 表面过滤速度，
C1 －粉尘入口浓度，g/m3 粉尘入口浓度， CR －脱落浓度 （常数）， ），g/m3 常数），
粉尘负荷， W －粉尘负荷，g/m2
A －滤袋的过滤面积
C 一烟气中粉尘浓度
• 因此粉尘层的压力损失
x = νCt / ρ c
∆PP =
xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ µ gν KP
2 ν Ct µgν ν Ct µg = ( )= ρc K P K P ρc
µg • 令 Rp = K ρ ，定义为颗粒层的比阻力系数，因此 ，定义为颗粒层的比阻力系数，因此 P
袋式除尘器的工作原理
• 新鲜滤料的除尘效率较低 • 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层， 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， 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 会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去， 效率下降
–按滤料结构分
• 滤布（编织物）
• 毛毡
－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰 工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，
滤料名称 棉织物（ 棉织物（植 物短纤维） 物短纤维） 蚕丝（ 蚕丝（动物 长纤维） 长纤维） 羊毛（ 羊毛（动物 短纤维） 短纤维） 尼龙 奥纶 涤纶（聚脂） 涤纶（聚脂） 玻璃纤维 （用硅酮树 脂处理） 脂处理） 芳香族聚酰 胺（诺梅克 斯） 聚四氟乙烯
袋式除尘器的除尘效率
• 丹尼斯 （Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程， 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
C 2 = [ Pns + (0.1 − Pns )e − aw ]C1 + C R
Pns = 1.5 × 10 −7 exp[12.7(1 − e1.03ν )]
袋式除尘器的清灰
• 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～ 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－ 2.0m/min，压力损失为800－1200Pa
袋式除尘器的清灰
• 机械振动清灰
–此类型袋式除尘器的 优点是工作性能稳定， 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， 力作用，损坏较快， 滤袋检修与更换工作 量大
耐碱性 稍好
强度
10～20 ～ 18 5～15 ～
1
很差 好 差 差 差
0.4 2.5 1.6 1.6 1
5～8 ～
523
493 493～523 ～
533
差 很好
好 很好
2.5 2.5
袋式除尘器的清灰
• 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 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环， 按清灰方式命名和分类的 • 常用的清灰方式有三种 –机械振动式 –逆气流清灰 –脉冲喷吹清灰
袋式除尘器的清灰
隔膜阀
清洁气体
脉冲管
•脉 冲 喷 吹 清 灰
脉冲气体集 流箱 管板
支撑框
滤袋
含尘气体入口
进气栅板
袋式除尘器的清灰
• 脉冲喷吹清灰
– 脉冲喷吹耗用压缩空气量
nV0 V =α T n 一滤袋总数，条 一滤袋总数， T 一脉冲周期，min 一脉冲周期， α 一安全系数，取1.5 一安全系数， V0一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量
袋式除尘器的工作原理
• 袋式除尘器的分级效率曲线
• 粉尘负荷 • 过滤速度
袋式除尘器除尘效率的影 响因素
–烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 烟气实际体积流量与滤布面积之比， –过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速 过滤速度是一个重要的技术经济指标。 度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次 所需要的滤布面积小，除尘器体积、 投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。 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 一般来讲， –过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关
C
∆PP = RPν 2Ct
粉尘的比阻力系数
袋式除尘器的压力损失
• 过滤阻力与粉尘负荷
袋式除尘器的滤料
• 对滤料的要求
–容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低 容尘量大、吸湿性小、效率高、 –使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、 –表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便， 浓度低、粘性大的粉尘， 浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高 –表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料 表面起毛（ 的滤料容尘量大， 内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 内部，可以采用较高的过滤速度，
•
第四组：邱海文
袋式除尘器
• 采用纤维织物作滤料 的袋式除尘器（主要 讨论），在工业尾气 的除尘方面应用较广 • 除尘效率一般可达99 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
袋式除尘器的工作原理
• 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋， 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋， 在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕 在通过滤料的孔隙时， 集于滤料上 • 沉积在滤料上的粉尘，可在机械 沉积在滤料上的粉尘， 振动的作用下从滤料表面脱落， 振动的作用下从滤料表面脱落， 落入灰斗中 • 粉尘因截留、惯性碰撞、静电和 粉尘因截留、惯性碰撞、 扩散等作 用，在滤袋表面形成 粉尘层，常称为粉层初层 粉尘层，
∆P vµg = x K
粉尘或滤料的渗透率（ ），由实验测定 ）， K — 粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定 x — 粉尘或滤料的厚度
袋式除尘器的压力损失
• 渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表 渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、 面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数 面积、
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 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； 主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温； 质地脆 • 合成纤维
袋式除尘器的滤料
• 滤料种类
Dennis and Klemm 取 C R = 0.5
袋式除尘器的压力损失
• 压力损失：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
通过洁净滤料的压力损失， ～ ∆Pf — 通过洁净滤料的压力损失，100～130Pa; 通过粉尘层（ ）的压力损失； ∆PP — 通过粉尘层（dust cake）的压力损失； 两者均可以用达西定律表示
• 脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率 脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰， 99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻， ％；过滤负荷较高 达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行 安全可靠
• 应用效果
袋式除尘器的选择、设计 和应用
–袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部 袋式除尘器作为一种高效除尘器， 门的尾气除尘 –比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高 比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定， 比电阻粉尘 –与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于 与文丘里洗涤器相此，动力消耗小， 综合利用 –对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜的。 对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜的。
袋式除尘器的清灰
• 脉冲喷吹清灰 –利用4～7atm的压缩空气反 利用4 7atm的压缩空气反 吹，压缩空气的脉冲产生冲 击波，使滤袋振动， 击波，使滤袋振动，粉尘层 脱落 –必须选择适当压力的压缩空 气和适当的脉冲持续时间 通常为0.1一0.2s） （通常为0.1一0.2s） –每清灰一次，叫做一个脉冲， 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， 的时间称为脉冲周期，通常 为60s
直径 /μm μ
耐温性能/K 耐温性能 袋式除尘器的滤料 耐酸 吸水率/ 吸水率 长期 348～358 ～ 353～363 ～ 353～363 ～ 348～358 ～ 398～408 ～ 413 最高 368 373 373 368 423 433 ％ 8 16～22 ～ 10～15 ～ 4.0～ ～ 4.5 6 6.5 4.0 4.5～ ～ 5.0 0 稍好 稍好 好 好 好 性 很差
灰斗 清 洁 气 体出口 清 洁 气 体一侧 滤袋 含 尘 气 体入口 固 定 孔 板
袋式除尘器的清灰
• 逆气流清灰 –过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 1000～ 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
∆P = ∆Pf + ∆PP = xf µ gν Kf + xP µ gν KP
• 对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 对于给定的滤料和操作条件， 基本上是一个常数
∆Pf
P
• 通过袋式除尘器的压力损失主要由 ∆P 决定
袋式除尘器的压力损失
• 在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示 在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m 为 m =ν ⋅ A⋅t ⋅C
α = 3.6 × 10 −3ν −4 + 0.094
C2 － 粉尘出口浓度，g/m3 粉尘出口浓度，
Pns －无量纲常数
ν －表面过滤速度，m/s 表面过滤速度，
C1 －粉尘入口浓度，g/m3 粉尘入口浓度， CR －脱落浓度 （常数）， ），g/m3 常数），
粉尘负荷， W －粉尘负荷，g/m2
A －滤袋的过滤面积
C 一烟气中粉尘浓度
• 因此粉尘层的压力损失
x = νCt / ρ c
∆PP =
xቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ µ gν KP
2 ν Ct µgν ν Ct µg = ( )= ρc K P K P ρc
µg • 令 Rp = K ρ ，定义为颗粒层的比阻力系数，因此 ，定义为颗粒层的比阻力系数，因此 P
袋式除尘器的工作原理
• 新鲜滤料的除尘效率较低 • 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层， 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， 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 会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去， 效率下降
–按滤料结构分
• 滤布（编织物）
• 毛毡
－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰 工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，
滤料名称 棉织物（ 棉织物（植 物短纤维） 物短纤维） 蚕丝（ 蚕丝（动物 长纤维） 长纤维） 羊毛（ 羊毛（动物 短纤维） 短纤维） 尼龙 奥纶 涤纶（聚脂） 涤纶（聚脂） 玻璃纤维 （用硅酮树 脂处理） 脂处理） 芳香族聚酰 胺（诺梅克 斯） 聚四氟乙烯
袋式除尘器的除尘效率
• 丹尼斯 （Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程， 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
C 2 = [ Pns + (0.1 − Pns )e − aw ]C1 + C R
Pns = 1.5 × 10 −7 exp[12.7(1 − e1.03ν )]
袋式除尘器的清灰
• 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～ 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－ 2.0m/min，压力损失为800－1200Pa
袋式除尘器的清灰
• 机械振动清灰
–此类型袋式除尘器的 优点是工作性能稳定， 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， 力作用，损坏较快， 滤袋检修与更换工作 量大
耐碱性 稍好
强度
10～20 ～ 18 5～15 ～
1
很差 好 差 差 差
0.4 2.5 1.6 1.6 1
5～8 ～
523
493 493～523 ～
533
差 很好
好 很好
2.5 2.5
袋式除尘器的清灰
• 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 清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环， 按清灰方式命名和分类的 • 常用的清灰方式有三种 –机械振动式 –逆气流清灰 –脉冲喷吹清灰
袋式除尘器的清灰
隔膜阀
清洁气体
脉冲管
•脉 冲 喷 吹 清 灰
脉冲气体集 流箱 管板
支撑框
滤袋
含尘气体入口
进气栅板
袋式除尘器的清灰
• 脉冲喷吹清灰
– 脉冲喷吹耗用压缩空气量
nV0 V =α T n 一滤袋总数，条 一滤袋总数， T 一脉冲周期，min 一脉冲周期， α 一安全系数，取1.5 一安全系数， V0一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量
袋式除尘器的工作原理
• 袋式除尘器的分级效率曲线
• 粉尘负荷 • 过滤速度
袋式除尘器除尘效率的影 响因素
–烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 烟气实际体积流量与滤布面积之比， –过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速 过滤速度是一个重要的技术经济指标。 度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次 所需要的滤布面积小，除尘器体积、 投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。 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 一般来讲， –过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关
C
∆PP = RPν 2Ct
粉尘的比阻力系数
袋式除尘器的压力损失
• 过滤阻力与粉尘负荷
袋式除尘器的滤料
• 对滤料的要求
–容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低 容尘量大、吸湿性小、效率高、 –使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度 使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、 –表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘 表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便， 浓度低、粘性大的粉尘， 浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高 –表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料 表面起毛（ 的滤料容尘量大， 内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 内部，可以采用较高的过滤速度，
•
第四组：邱海文
袋式除尘器
• 采用纤维织物作滤料 的袋式除尘器（主要 讨论），在工业尾气 的除尘方面应用较广 • 除尘效率一般可达99 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
袋式除尘器的工作原理
• 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋， 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋， 在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕 在通过滤料的孔隙时， 集于滤料上 • 沉积在滤料上的粉尘，可在机械 沉积在滤料上的粉尘， 振动的作用下从滤料表面脱落， 振动的作用下从滤料表面脱落， 落入灰斗中 • 粉尘因截留、惯性碰撞、静电和 粉尘因截留、惯性碰撞、 扩散等作 用，在滤袋表面形成 粉尘层，常称为粉层初层 粉尘层，
∆P vµg = x K
粉尘或滤料的渗透率（ ），由实验测定 ）， K — 粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定 x — 粉尘或滤料的厚度
袋式除尘器的压力损失
• 渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表 渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、 面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数 面积、
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 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； 主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温； 质地脆 • 合成纤维
袋式除尘器的滤料
• 滤料种类
Dennis and Klemm 取 C R = 0.5
袋式除尘器的压力损失
• 压力损失：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
通过洁净滤料的压力损失， ～ ∆Pf — 通过洁净滤料的压力损失，100～130Pa; 通过粉尘层（ ）的压力损失； ∆PP — 通过粉尘层（dust cake）的压力损失； 两者均可以用达西定律表示
• 脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率 脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰， 99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻， ％；过滤负荷较高 达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行 安全可靠
• 应用效果
袋式除尘器的选择、设计 和应用
–袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部 袋式除尘器作为一种高效除尘器， 门的尾气除尘 –比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高 比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定， 比电阻粉尘 –与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于 与文丘里洗涤器相此，动力消耗小， 综合利用 –对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜的。 对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜的。
袋式除尘器的清灰
• 脉冲喷吹清灰 –利用4～7atm的压缩空气反 利用4 7atm的压缩空气反 吹，压缩空气的脉冲产生冲 击波，使滤袋振动， 击波，使滤袋振动，粉尘层 脱落 –必须选择适当压力的压缩空 气和适当的脉冲持续时间 通常为0.1一0.2s） （通常为0.1一0.2s） –每清灰一次，叫做一个脉冲， 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， 的时间称为脉冲周期，通常 为60s
直径 /μm μ
耐温性能/K 耐温性能 袋式除尘器的滤料 耐酸 吸水率/ 吸水率 长期 348～358 ～ 353～363 ～ 353～363 ～ 348～358 ～ 398～408 ～ 413 最高 368 373 373 368 423 433 ％ 8 16～22 ～ 10～15 ～ 4.0～ ～ 4.5 6 6.5 4.0 4.5～ ～ 5.0 0 稍好 稍好 好 好 好 性 很差