袋式除尘

袋式除尘器概述

　　1、滤尘机制

　　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。

　　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。

影响滤料的因素

　　1．滤料的结构及粉尘层厚度

　　袋式除尘器采用的滤料可以是织物(素布或起绒的绒布)，也可以是辊压或针刺的毡子。不同结构的滤料，滤尘过程不同，对滤尘效率的影响也不同。素布中的孔隙存在于经、纬线以及纤维之间，后者占全部孔隙的30%～50%。开始滤尘时，大部分气流从线间网孔通过，只有少部分穿过纤维间的孔隙。其后，由于粗尘粒嵌进线间的网孔，强制通过纤维间的气流逐渐增多，使惯性碰撞和拦截作用逐步增强。由于粘附力的作用，在经、纬线的网孔之间产生了粉尘架桥现象，很快在滤料表面形成了一层所谓粉尘初次粘附层(简称粉尘初层)。由于粉尘粒径一般都比纤维直径小，所以在粉尘初层表面的筛分作用也强烈增强。这样一来，由于滤布表面粉尘初层及随后在其上逐渐沉积的粉尘层的滤尘作用，使滤布成为对粗、细粉尘皆是有效的过滤材料，滤尘效率显著提高。

　　绒布是素布通过起绒机拉刮成具有绒毛的织物。开始滤尘时，尘粒首先被多孔的绒毛层所捕获，经、纬线大都起一种受力的支撑作用。随后，很快在绒毛层上形成一层强度较高且较厚的多孔粉尘层。由于绒布的容尘量比素布大，所以滤尘效率比素布高。毡子是由单纤维杂乱堆积的、较厚实的多孔性滤料，在一定程度上具有内部式过滤器的特点。不但毡本身具有一定的滤尘能力，而且容尘量大，所以即使其表面不形成粉尘层，也能保证有较高的滤尘效率。

　　可见，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。正是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。

　　2．过滤速度

　　袋式除尘器的过滤速度V系指气体通过滤料的平均速度(m/min)。

　　过滤速度V(或比负荷qf)是代表袋式除尘器处理气体能力的重要技术经济指标。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。从滤尘效率方面看，过滤速度大小的影响是很显著的。一些实验表明，过滤速度增大1倍，粉尘通过率可能增大2倍甚至4倍以上。所以通常总是希望过滤速度选得低一些。实用中织物滤布的过滤速度为0．5～2m/min，毛毡滤料为1～5m/min。从经济性和高效率两方面看，这一滤速范围是最适宜的。当过滤速度提高时，将加剧尘粒以三条途径对滤料的穿透，即直通、压出和气孔，因而降低除尘效率。

　　上面所述的滤尘效率随过滤速度增大而显著降低的特性，是不能用纤维过滤理论来解释的。从纤维过滤理论来看，当以惯性碰撞为主要捕集机制时，捕集效率应随过滤速度增大而提高；只有在以扩散为主要捕集机制时，捕集效率才会随速度减小而提高，但扩散作用对粒径为0．2μm左右以上的粒子是不重要的，而实际要捕获的粒径要比这大。

　　3．粉尘特性

　　在粉尘特性中，影响袋式除尘器除尘效率的主要是粉尘颗粒。对于0．1μm的尘粒，其分级除尘效率可达95%。对锅炉飞灰的分级除尘效率。对于大于1μm的尘粒，可以稳定地获得99%以上的除尘效率。在大小不等的尘粒中，以粒径0．2～0．4μm尘粒的分级效率最低，无论清洁滤料或积尘后的滤料皆大致相同。这是由于这一粒径范围的尘粒处于几种除尘效率低值的区域所致。
尘粒携带的静电荷也影响除尘效率，粉尘荷电越多，除尘效率就越高。现已利用这一特性，在滤料上游使尘粒荷电，从而对1．6μm尘粒的捕集效率达至99．99%。

　　4．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不同。例如，机械振动清灰后的排尘浓度，要比脉冲喷吹清灰后的低一些；以直接脉冲(压缩空气直接向滤袋喷吹)和阻尼脉冲(在清灰系统中有一装置，当电磁阀关闭后可使滤袋内的压力逐渐降低)相比较(两者的压力上升率和最大逆压均相同)，前者的排尘浓度约为后者的几倍。这是因为在直接脉冲的情况下，喷吹后滤袋急剧地收缩，过滤气流和滤袋的加速一起作用，使喷吹后振松了的粉尘穿透增多。阻尼脉冲喷吹后滤料上残留粉尘较多，因而其滤层阻力比直接脉冲高。此外，对于同一清灰方式，如机械振动清灰方式，在振动频率不变时，振幅增大将使排尘浓度显著增大；但改变频率、振幅不变时，排尘浓度却基本不变。实际应用的袋式除尘器的排尘浓度取决于同时清灰的滤袋占滤袋总数的比例，气流在全部滤袋中的分配以及清灰参数等的影响。

　　3/压力损失

　　袋式除尘器的压力损失(设备阻力)不但决定着它的能耗，还决定着除尘效率和清灰的时间间隔。袋式除尘器的压力损失与它的结构形式、滤料特性、过滤速度、粉尘浓度、清灰方式、气体温度及气体黏度等因素有关。
△p——袋式除尘器设备阻力，Pa；
△pc——除尘器结构阻力，Pa；
△p0——清洁滤料的阻力，Pa；
△Pd——滤料上附着粉尘的阻力，Pa。
(1)除尘器结构阻力是指气体通过入口、出口以及除尘器内部的挡板、引射器等产生的阻力。正常情况下，这部分阻力一般为200～500Pa(20～50mmH2O)；
(2)清洁滤料的阻力(△p0)是指滤料未附着粉尘时的阻力。该项阻力较小.

　　4、影响设备压力损失的因素

　　(1)袋式除尘器的压力损失在很大程度上取决于选定的过滤风速。除尘器结构阻力、清洁滤料的阻力及滤料上附着粉尘层的阻力都随过滤风速的提高而增加。
(2)粉尘堆积负荷(m)对积尘滤料的阻力有决定性的影响。除直接关系着△Pd的大小外。
(3)滤料的特性。不同结构滤料的阻力通常有如下关系：长纤维滤料高于短纤维滤料；不起绒滤料高于起绒滤料；纺织滤料高于毡类滤料；布料较重的滤料高于较轻的滤料。
(4)过滤时间。工作过程中袋式除尘器的阻力不是定值，而是随时间变化的。

　　随着过滤的进行，滤料上附着的粉尘层逐渐增厚，透光性降低，阻力便相应增加。这将使风机工作风量减小，粉尘穿透量增大，并可能抽去滤料缝隙间的沉积粉尘，使除尘效率降低。此时便需清灰，以便将阻力控制在一定范围之内。因而，设备阻力的变化实际如图6—26所示。对于分室的袋式除尘器，常用逐室中断过滤进行清灰的方法。此时，总抽风量稍有下降，设备阻力亦略有增加。当清灰结束重新恢复滤尘时，由于清灰滤室的阻力已下降，所以袋式除尘器总风量将增加，设备阻力将下降。

　　实际上，滤料清灰后其阻力只能降低到清灰前的20%～80%，而不能恢复到新滤料状态，这是因为滤料上含残存初次粉尘层。而且残存初次粉尘层的量会随使用时间推移而增加。一般情况是，袋式除尘器的压力损失在刚使用时增加较快，但经1～2个月便趋稳定，以后虽有增加但比较缓慢，多数趋于定值。

　　(5)清灰方式。在同样条件下，采用高能量清灰方式(如脉冲喷吹、气环反吹等)的设备阻力较低，而采用低能量清灰方式(如机械振动、逆气流等)的设备阻力较高，这是由于清灰后滤料与剩余粉尘量不同所致。

袋式除尘器的选型因素

　　1．处理风量

　　袋式除尘器的处理风量必须满足系统设计风量的要求，并考虑管道漏风系数。系统风量波动时，应按最高风量选用袋式除尘器。

　　高温烟气中应按烟气温度折算到工况风量来选用袋式除尘器。

　　2．使用温度

　　袋式除尘器的使用温度受以下两个条件的制约。

　　(1)滤料材质所允许的长期使用温度和短期最高使用温度，一般应按长期使用温度采取。

　　(2)为防止结露，烟气温度所允许的最低限度，一般应保持除尘器内的烟气温度高于露点15～20℃。

　　对于高温尘源，必须将含尘气体冷却至滤料能承受的温度以下。在高温烟气中往往含有大量水分子和SOx，鉴于SOx的酸露点较高，这时确定袋式除尘器的使用温度时，应予特别的注意。

　　在净化温度接近露点的高温气体时，应以间接加热或混入高温气体等方法降低气体的相对湿度，以防结露，影响袋式除尘器的使用。

　　3．气体的组成

　　气体的含水量，决定了露点的高低。

　　在考虑被处理气体中含有可燃性、腐蚀性以及有毒性气体时，必须掌握气体的化学成分。而一般情况下，则可按照处理空气来选用袋式除尘器。

　　对于可燃性气体，如CO等，当其与氧共存时，有可能构成爆炸性混合物。若不在爆炸界限之内，可直接使用袋式除尘器，但应采用气密性高的结构，并采取防爆措施及选用电阻低的滤料。若达到爆炸界限，则应在进入除尘器前设置辅助燃烧器，待气体完全燃烧并经冷却后，才能进入袋式除尘器。

　　对于腐蚀性气体，如氧化硫、氯及氯化氢、氟及氟化氢、磷酸气体等，需根据腐蚀气体的种类选择滤料、壳体材质及防腐方法等。

　　4．烟气含尘浓度

　　烟气的入口含尘浓度对袋式除尘器的压力损失和清灰周期、滤料和箱体的磨损及排灰装置的能力等均有较大影响，浓度过大时应设预除尘。

　　5．粉尘特性

　　(1)附着性和凝聚性这一属性对袋式除尘器的清灰效果和除尘效果有较大影响。

　　(2)粒径分布粉尘中的细微部分对于袋式除尘器的除尘效果和压力损失影响较突出；而在入口含尘浓度高和粉尘硬度大时，粗颗粒粉尘对滤料和壳体等的磨损影响较显著。

　　(3)粒子形状通常在过滤特殊形状的粉尘时，才考虑此因素。例如纤维性粉尘，因容易凝聚成絮状物而难以被清离滤袋，因而袋式除尘器应采用外滤式，适当降低过滤风速，并采用特殊清灰措施。

　　(4)粒子的密度粉尘假密度越小，清灰便越困难，因而必须适当降低过滤风速。此外，假密度直接影响卸灰装置的能力。

　　(5)吸湿性和潮解性具有较强吸湿性和潮解性的粉尘，极易在滤袋表面吸湿而固化或潮解成稠状物，致使袋式除尘器压力损失增大而不能工作。在过滤这些粉尘时，必须采取包括加热保温在内的措施。

　　(6)磨啄性磨啄性强的粉尘系指硬度高且粒度粗的粉尘，它们容易磨损滤袋和壳体等，应设法防止或减轻其危害。

　　(7)带电性容易带电的粉尘常使清灰困难，因而选择过滤风速必须适当。若粉尘可能因静电发生的火花而引起爆炸，则应采取防静电措施。

　　(8)爆炸性、可燃性爆炸性粉尘应采取防爆防火措施。

　　6．设备阻力

　　每一类袋式除尘器都有其一定的阻力范围。但选用时可能需根据风机能力等因素做适当的变动。此时应对过滤风速、清灰周期做相应的调整。

　　7．工作压力

　　一般情况下，要求袋式除尘器的耐压度为3000～5000Pa(约300～500mmH2O)，当采用罗茨鼓风机为动力时，要求耐压度为15000～50000Pa(约1500～5000mmH2O)，在少数场合(例如高炉煤气净化)，要求的耐压度超过105Pa。

　　8．工作环境

　　室外安装袋式除尘器时，应考虑相应的电气系统及采取防雨措施。

　　袋式除尘器设在有腐蚀性的气体或粉尘的环境中，或者在海岸近旁或船上，则应仔细选择除尘器的结构材质和防腐涂层。

　　袋式除尘器用于寒冷地带，若以压缩空气清灰或采用气缸驱动的切换阀时，必须防止压缩空气中的水分冻结，以免运转失灵。

　　三、袋式除尘器的滤料

　　滤料是袋式除尘器的主要组成部分之一，袋式除尘器的性能在很大程度上取决于滤料的性能。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，对滤料提出如下要求。

　　(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。

　　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。近年来随着合成纤维工业的发展，不断出现一些价廉、耐用的新型滤料。就纤维而言，有长纤维和短纤维两种。长纤维织物的表面绒毛少，粉尘层压力损失高，但容易清灰；一般短纤维织物表面有绒毛，滤尘性能好，压力损失低，但清灰时稍为困难。按滤料的结构分，有滤布(素布和绒布)和毛毡两类。按滤布的织法分，有平纹布、斜纹布和缎纹布三种。其中斜纹布的综合性能较好，过滤效率和清灰效果都能满足要求，柔软性好，透气性比平纹布好，但强度比平纹布稍差。

　　1．天然纤维滤料

　　(1)棉布是价格最低的一种，通常只能用于80℃以下，温度高时强度急剧降低，耐酸差，对小于10μm粉尘的过滤效率低，一般较少采用。

　　(2)毛织滤布(呢料)通常用羊毛织成绒布，比棉布厚，纤维比棉纤维细。它的透气性好，阻力小，容尘量大，过滤效率高，易于清灰，耐酸、碱性好，但只能用于90℃以下，价格比棉布或合成纤维滤布高得多。

　　(3)柞蚕丝布(平绸)表面平滑，易清灰，透气性好，但容尘量小，滤速大时效率低。

　　2．无机纤维滤料

　　主要指玻璃纤维滤布，具有过滤性能好，阻力小，化学稳定性好，耐高温，不吸湿和价格便宜等优点。中碱玻璃纤维圆筒形滤布，广泛地用于水泥、冶炼、炭黑和农药等工业的气体净化中。玻璃纤维滤布的过滤效率低于天然、合成纤维滤料。玻璃纤维不耐磨，不抗折，易断裂。为改善其性能，可用芳香基有机硅、聚四氟乙烯、石墨等方法处理。处理后能提高耐磨、疏水、抗酸和柔软性，表面光滑易于清灰，延长使用寿命。

　3．合成纤维滤料

　　近年来，合成纤维滤料发展很快，并有可能取代天然纤维滤料。目前使用较多的有聚酰胺(尼龙、锦纶)、聚酯(涤纶)、聚丙烯腈(腈纶、奥纶)、聚氯乙烯(维尼纶)、聚四氟乙烯等。我国生产的“208”工业涤纶绒布，具有过滤能力大、效率高、阻力小、强度高等优点，可耐温130℃，大量用于各种袋式除尘器中。合成纤维还可以与棉、毛纤维混合织布，例如我国生产的“尼毛特2号”及“尼棉特4号”，经线用维尼纶线，耐磨性好，纬线用毛线或棉线，直接织成无缝的圆筒形斜纹布，过滤性能和透气性好。

　　4．毛毡滤料

　　有滚压的毛毡，混以合成纤维后制成的过滤细毛毡及针刺毡等。毛毡滤料的滤尘效率高，可以采用高速过滤。在空隙率相同的条件下，其平均滤速比其他织物大2～3倍。但耐磨、弯折性差。毛毡的表面结构松散，粉尘可深入到内部，故难于清灰，仅适用于采用强力清灰方式的除尘器中。为此，可对毛毡进行各种表面加工处理，如熔合、树脂化或受控热处理(加热压缩)，以改善毛毡的捕集性能和清灰性能。毛毡的价格比织物高，因而适宜于大型装置使用，而织物则适宜于小型装置使用。

袋式除尘器的结构形式

　　袋式除尘器的形式多种多样。从滤袋断面形状上分，有圆筒形和扁平形滤袋两种。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。

　　按含尘气流通过滤袋的方向分，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，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。

　　除尘器的进气口布置有上进气和下进气两种方式。现在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。

　　按除尘器内气体压力分，有正压式和负压式两类。正压式(又称压入式)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，使得造价减小，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。

　　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。
(1)简易清灰式；
(2)机械振动清灰式；
(3)逆气流清灰式；
(4)逆气流机械振动并用式；
(5)气环反吹风式；
(6)脉冲喷吹式。

　　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，顺次对各室进行清灰。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。

袋式除尘器的应用

　　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是适宜的。

　　袋式除尘器不适用于净化含有油雾、凝结水及黏结性粉尘的气体，一般也不耐高温。尽管采用某些耐高温的合成纤维和玻璃纤维等滤料，应用范围有所改善，但在一般情况下，气体温度宜低于100℃。因此，在处理高温烟气时存在着烟气的冷却降温问题。常采用的冷却方式有三种：①喷雾塔(直接蒸发冷却)；②表面换热器(用水或空气间接冷却)；③混入室外冷空气。三种冷却方式各有优缺点，冷却后气体流量按③→①→②顺序减小，方式②能使除尘器体积达到最小，但设备费却顺着②→①→③次序降低。采用喷雾蒸发冷却方式，会导致气体露点升高，粉尘容易黏结在滤料上，且存在腐蚀和水污染问题。所以除非需要急冷外，不能大量采用这种方式。一般多采用换热器冷却，特别是采用余热锅炉时，可以做到能量的回收。

　　作为气体温度的最后调节，可以考虑采用混入少量室外冷空气。采用何种烟气冷却方式，要依具体条件而定。此外，袋式除尘器占地面积大，滤袋更换和检修较麻烦，工作环境也较差。