武芳芳

（河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450064）

我國的能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，對于燃煤鍋爐的煙氣治理，傳統(tǒng)的多管旋風(fēng)除塵器和靜電除塵器由于各種原因，除塵效率不高。袋式除塵器以其高效、適用廣泛等特點也越來越多地應(yīng)用于各種除塵系統(tǒng)，但是作為袋式除塵器的關(guān)鍵——濾料技術(shù)，它直接影響著袋式除塵器的使用壽命和使用性能，還影響著除塵器的長期運行。濾料技術(shù)和清灰技術(shù)對于袋式除塵器尤為重要。

1 袋式除塵器的除塵機理

袋式除塵器的除塵機理是過濾作用。當含塵氣流從袋式除塵器進氣口進入布袋，粉塵被阻擋在濾袋外表面，這就是袋式除塵器的過濾作用。凈化后的空氣進入布袋后，再由布袋上部通過煙道排出。粉塵是通過篩濾效應(yīng)、攔截效應(yīng)、碰撞效應(yīng)、擴散效應(yīng)和靜電效應(yīng)被阻擋吸附在濾袋的外表面。

2 袋式除塵器的特點

對于微細粉塵，袋式除塵器除塵效率高達99%；可以捕集各個類型的粉塵，適應(yīng)范圍廣；還可以調(diào)節(jié)濾袋的長短，靈活布置各種結(jié)構(gòu)形式用來適應(yīng)各種工況；適用于各個行業(yè)，在保護環(huán)境的同時還充當了金屬、物料的回收，避免了浪費。但是袋式除塵器受溫度影響比較大，溫度過高容易燒毀濾袋，溫度過低有出現(xiàn)冷凝水造成糊袋。

3 袋式除塵器的濾料

袋式除塵器常用的濾料有三類：機織濾料、非織造濾料和薄膜（覆膜）濾料。在選擇濾料的時候應(yīng)根據(jù)不同的工況，考慮各種濾料的制作工藝和過濾效果進行匹配。

3.1 機織濾料

機織濾料是平面交叉的經(jīng)緯紗線機織布，織物孔隙度大一般為200～800μ m，間隙100～200μm，又稱為“二維濾料”。當含塵氣流通過機織濾料時，粉塵具有很高的穿透率，在濾料迎風(fēng)面形成“一次粉塵層”，在沒有一次粉塵層之前，濾袋的過濾作用不高，有了一定厚度的“一次粉塵層”，過濾效果增加。如圖1所示。

3.2 非織造濾料

非織造濾料是指在機織布當中加入一種比較松散的纖維，由此形成了一種新的纖維層，這種纖維層具有空間交叉、密集的特點，又稱為“三維濾料”。“三維濾料”的除塵機理和“二維濾料”是有所區(qū)別的。“三維濾料”孔隙率高，僅僅靠濾袋本身就可以達到很好的除塵效率。濾料在工作過程中，粉塵經(jīng)過“三維濾料”時，滯留在濾料內(nèi)部，形成了一個有梯度的粉塵容器，從而使粉塵和濾料交叉成為了一個整體。清灰的時候，必須把阻留在濾料表面的粉塵層全部清除。想改善和提高過濾效率和清灰效果的話，濾料表面可以通過燒毛、壓光、涂層、浸漬等手段處理，使濾料本身具備防水、防油性能。

3.3 覆膜濾料

覆膜濾料是指采用用聚四氟乙烯作為原料，經(jīng)過膨化后成為一種立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。通過工藝把微孔薄膜覆合在“二維濾料”或“三維濾料”的基材上，從而形成了一種微孔薄膜覆合的濾料。覆膜濾料是依靠濾袋表面附著的薄膜層進行過濾，薄膜的空隙極小，所以過濾精度高，以至于除塵效率高，所以才被廣泛應(yīng)用。濾料在工作過程中，所有的粉塵會被阻留在膜的外表面，在清灰的時候需要全部被清除掉。

圖1 濾袋過濾原理

4 袋式除塵器的種類及特性

袋式除塵器的種類很多，按照清灰方式可以分為機械清灰、逆氣流反吹清灰、脈沖噴吹清灰等三類。

4.1 機械清灰

這種清灰方式可以包括人工振打、機械振打等，是一種最簡單的清灰方式。機械振打式布袋除塵器（如圖2所示）是利用了纖維編織物這種材料制作的袋式過濾元件，來捕集含塵氣體中的固體顆粒物的一種除塵裝置。由于慣性作用與纖維碰撞，含塵氣體中的粉塵再通過濾袋時被攔截并掉入灰斗中，再由出灰系統(tǒng)排出。這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)。

4.2 逆氣流反吹式清灰

逆氣流清灰是采用室外或循環(huán)空氣形式與含塵氣流相反的反方向氣流通過濾袋，使其上的塵層脫落，掉入灰斗中。除塵機理由兩方面組成：一是由于反方向的清灰氣流在粉塵層上形成的黏性剝離力直接剝離塵層；二是由于氣流方向的改變，濾袋產(chǎn)生脹縮振動，也有助于塵塊的脫落。逆氣流反吹式袋式除塵器（如圖3所示）結(jié)構(gòu)簡單，清灰效果好，維修方便，對濾袋損傷小，適用于玻璃纖維濾袋。

圖2 機械振打清灰袋式除塵器

圖3 逆氣流反吹式清灰袋式除塵器

4.3 脈沖噴吹清灰

當含塵氣體由吸氣罩進風(fēng)口進入除塵器，會碰到中間的斜板及擋板，氣流方向發(fā)生轉(zhuǎn)向，流入灰斗，氣流速度下降，在慣性作用下，大顆粒粉塵直接落入灰斗。這種方式的清灰強度大，可以考慮在過濾工作狀態(tài)下進行清灰，允許的過濾風(fēng)速也高。由于脈沖噴吹清灰方式具有很多優(yōu)點，逐漸成為袋式除塵器的一種主要的清灰方式。 處理的風(fēng)量較大、清灰效果好、除塵效率高、運行可靠、維護方便、占地面積小是脈沖噴吹清灰袋式除塵器的特點。

圖4 脈沖清灰袋式除塵器

5 袋式除塵器的選型計算

5.1 處理氣體量的計算

計算袋式除塵器的處理氣體時，首先要求算出實際通過袋式除塵設(shè)備的氣體量，同時還應(yīng)考慮除塵器自身的漏風(fēng)量。

式中

Q—通過除塵器的含塵氣體量 m3/h；

Qs—生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣體量m3/h；

Tc—除塵器內(nèi)氣體的溫度 ℃；

Pa—環(huán)境大氣壓 KPa；

K—除塵器器前漏風(fēng)系統(tǒng)。

5.2 選取過濾風(fēng)速

選取過濾風(fēng)速需要考慮以下因素：（1）含塵氣體的特性；（2）織物的級別；（3）粉塵的性質(zhì)。

以上三個因素決定了過濾風(fēng)速的大小。通常情況下，還需要參考除塵器樣本推薦的數(shù)據(jù)同時考慮使用者的實踐經(jīng)驗選取，如表1。

表1 常用除塵器風(fēng)速推薦表

5.3 過濾面積的確定

（1）總過濾面積的計算

總過濾面積的計算需要根據(jù)總空氣處理量和選定過濾速度來決定，按下式計算：

式中

S—總過濾面積m2；

S1—濾袋工作部分的過濾面積m2；

S2—濾袋清灰部分的過濾面積m2；

Q—通過除塵器的總氣體量m3/h。求出總過濾面積以后，大家就可以確定除塵器的總體規(guī)模和尺寸。

（2）單條濾袋面積的計算

單條圓形濾袋面積，通常用下式計算：

式中

Sd—單條圓形濾袋的公稱面m2；

D—濾袋直徑m；

L—濾袋長度m。

在加工濾袋的過程中，因為濾袋要在花板或短管上固定，甚至要吊起來固定，所以需要雙層甚至多層縫制；雙層縫制的這部分因無過濾作用，同時還要考慮濾袋中間有可能還要加固定環(huán)，故上式可改為：

式中

Sj—濾袋凈過濾面積m2；

S2—濾袋未能起過濾作用的面積m2。

（3）濾袋數(shù)量的計算

濾袋的條數(shù)由總過濾面積和單條濾袋的面積算出。如果知道了每個濾室的濾袋條數(shù)是固定數(shù)值的話，還可以由此算出來除塵器的室數(shù)。超過6個室的定為雙排，少于5個室的定為單排，這不光是考慮到場地布置和維修方便，也是經(jīng)驗之談。

5.4 袋式除塵器阻力計算

袋式除塵器的阻力由以下3部分組成：（1） 氣體從除塵器入口，至除塵器出口產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)本身的阻力；（2）約50～200Pa的末濾粉塵時，濾料清潔濾袋自身的阻力；（3） 濾袋表面粉塵層的阻力。

5.5 袋式除塵器選型

袋式除塵器選型非常重要，設(shè)備過大或過小都不符合要求。過大會造成不必要的資源浪費；選小會影響生產(chǎn)，不能滿足環(huán)保要求。

袋式除塵器的選型計算步驟為：

（1）了解含塵氣體的基本工藝參數(shù)（流量、性質(zhì)、濃度以及粉塵的分散度、浸潤性、黏度等）；（2）知道了上述參數(shù)后，再通過各種選型計算（過濾風(fēng)速、過濾面積、濾料及設(shè)備阻力）；（3）選擇設(shè)備類別型號。

6 結(jié)束語

袋式除塵器具備如此優(yōu)勢，適應(yīng)于各個行業(yè)，所以才要充分地了解它的相關(guān)知識和選型計算，同時還要考慮占地面積、一次投資等因素，合理選擇適用本工況的最佳設(shè)備。

[1]鞠省偉．袋式除塵器的設(shè)計及其關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化．河南科技大學(xué)碩士論文，2017（5）

[2]湯培京，李英，甄文鵬．淺析脈沖除塵器在GMP車間的應(yīng)用．科技與企業(yè)，2014（2）

[3]顧洪．熱瀝青混泥土攪拌設(shè)備除塵系統(tǒng)的設(shè)計．長安大學(xué)碩士論文，2009（10）

[4]唐遠勝．燃煤鍋爐高效除塵技術(shù)設(shè)計選型探討[J]．重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2011（4）

[5]徐慶．靜電布袋緊密混合除塵技術(shù)開發(fā)與工程化設(shè)計．清華大學(xué)碩士論文，2008（5）

[6]謝傳新．燃機煤氣凈化系統(tǒng)設(shè)計及改造．重慶大學(xué)碩士論文，2007（1）