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袋式除塵器是能夠有效控制煙塵污染的主要設備之一，它具有很高的除塵效率。經(jīng)過袋式除塵器過濾后的煙氣含塵質量濃度一般都低于50MG／M3，同時還能有效地除去煙氣中的微細粉塵。袋式除塵器適應性強、除塵效率高、運行可靠等優(yōu)點逐漸顯現(xiàn)出來。
袋式除塵器作為除塵設備已經(jīng)有一個世紀的歷史了。在國外，袋式除塵器應用于燃煤電站鍋爐已經(jīng)有二三十年的歷史，并取得了良好的使用效果。目前。袋式除塵器在電站鍋爐上已經(jīng)得到了廣泛的應用。如在澳大利亞的新南威爾斯州的電站鍋爐中，80％已經(jīng)采用袋式除塵器。而且有些國家也已對原有的電除塵器進行了改造。在我國，袋式除塵器在冶金、建材、化工、筑路等行業(yè)中應用廣泛。我國也于20世紀80年代初在燃煤電站鍋爐上嘗試使用袋式除塵器，但由于當時對技術掌握不夠、同時也受當時客觀條件的限制，出現(xiàn)濾袋壽命短、堵灰、燒袋、故障率高、影響機組安全運行等問題而未能成功，但卻為袋式除塵器在燃煤鍋爐上的應用和發(fā)展方面提供了寶貴經(jīng)驗。
袋式除塵器的類型按清灰方式分，有機械振動清灰袋式除塵器、脈沖噴吹袋式除塵器、回轉反吹扁袋除塵器、氣環(huán)反吹袋式除塵器4類。
袋式除塵器的應用：隨著布袋除塵技術的發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，袋式除塵器的應用范圍越來越廣泛，目前已能利用袋式除塵器來處理高溫、高濕、粘結、爆炸、磨蝕性煙氣，甚至過濾含有超細粉塵的空氣。
1、高溫、高濕氣體各種工業(yè)窯爐、干燥機等的煙氣都屬于高溫煙氣，其中大多還含有大量水份和硫的氧化物氣體。袋式除塵器目前能夠處理溫度300℃以下的煙氣，超過這個溫度則應對煙氣進行預冷卻處理，在特殊情況下，可使用金屬纖維濾料直接處理450～550℃的高溫煙氣。用袋式除塵器處理蒸汽鍋爐、水泥窯、冶金爐窯、焚燒爐等高溫窯爐的煙氣，在國內外日漸普遍。雖然袋式除塵器受其濾料的耐溫性能限制，但通過對系統(tǒng)煙氣進行適當處理，已能處理溫度高達1200～1400℃的高溫煙氣。
2、粘結性粉塵粘結性粉塵在濾袋表面容易板結，袋式除塵器可以通過吸附作用來處理粘結性粉塵，即在系統(tǒng)管道內摻入適量多孔隙的粉料，利用粉料來吸附粘結性粉塵，然后由袋除塵器進行凈化處理。如耐火廠用白云石粉吸附凈化瀝青煙氣，鋁廠用氧化鋁吸附瀝青和氧化氫，道路公司瀝青混凝土車間用石灰石粉料吸附瀝青煙，其吸附效率可達92～99％。
3、爆炸性粉塵爆炸性粉塵必須同時具有以下三個條件時才會發(fā)生爆炸：
⑴可燃性物質以適當?shù)臐舛仍跓煔庵写嬖冢?/p>
⑵有充足的氧氣和氧化劑；
⑶有著火源。因此凈化這類氣體時應采取破壞上述三個條件或某個條件發(fā)生的措施。簡單說就是控制成份，消滅火種；消除靜電、設備接地；監(jiān)控防爆、滅火泄爆。
4、腐蝕性氣體在煙氣凈化系統(tǒng)中，對袋式除塵器具有腐蝕性影響的主要有氣體和粉塵二種介質，如煤、重油燃料中因硫分子存在而形成的硫酸氣體，或者遇水會產(chǎn)生各種鹽類的粉塵。由于煙氣凈化中的腐蝕現(xiàn)象都是在煙氣溫度出現(xiàn)在酸露點以下的情況下發(fā)生的，為此應確保系統(tǒng)煙氣在露點溫度以上運行。在濾料選擇上，應按煙氣產(chǎn)生腐蝕性物質的特征，采用相應的濾料，對腐蝕嚴重及要求高的凈化系統(tǒng)，如制藥、食品、碳黑生產(chǎn)等行業(yè)，袋式除塵器的重要部件應采用不銹鋼制造或涂刷防腐涂料處理。
5、磨啄性粉塵在處理氧化鋁、硅石、燒結礦等磨啄性粉塵時，由于煙塵中的粗顆粒以及氣流在袋除塵器中運動速度過高，致使對除塵器濾袋及殼體產(chǎn)生強烈的磨損，為此，一般應從減少煙氣中的粗顆粒粉塵的絕對數(shù)量和降低含塵氣體的流速二個方面采取相應的措施，如在煙氣進入袋式除塵器前設置預除塵裝置，嚴格控制濾袋入口流速，氣流入口易磨處加耐磨材料等。
袋式除塵器設計要點袋式除塵器設計優(yōu)劣涉及到諸多因素,文章從處理風量、使用溫度、氣體成分等方面簡要介紹了袋式除塵器的設計要點。
袋式除塵器的工作機理是含塵煙氣通過過濾材料,塵粒被過濾下來,過濾材 料捕集粗粒粉塵主要靠慣性碰撞作用,捕集細粒粉塵主要靠擴散和篩分作用,濾 料的粉塵層也有一定的過濾作用。
袋式除塵器設計優(yōu)劣涉及到諸多因素,文章從以下因素介紹了袋式除塵器 的設計要點。
1、處理風量 處理風量決定著袋式除塵器的規(guī)格大小。一般處理風量都用工況風量。設計時一定要注意除塵器使用場所及煙氣溫度,若袋式除塵器的煙氣處理溫度已經(jīng) 確定,而氣體又采取稀釋法冷卻時,處理風量還要考慮增加稀釋的空氣量；考慮 今后工藝變化,風量設計指值在正常風量基礎上要增加 5%～10%的保險系數(shù),否 則今后一旦工藝調整增加風量,袋式除塵器的過濾速度會提高,從而使設備阻力 增大,甚至縮短濾袋使用壽命,也將成為其他故障頻率急劇上升的原因,但若保 險系數(shù)過大,將會增加除塵器的投資和運轉費用； 過濾風速因袋式除塵器的形式、 濾料的種類及特性的不同而有很大差異,處理風量一經(jīng)確定,即可根據(jù)確定的過 濾風速來決定所必須的過濾面積。
2、使用溫度 袋式除塵器的使用溫度是設計的重要依據(jù),使用溫度與設計溫度出現(xiàn)偏差, 會釀成嚴重后果,因為溫度受下述兩個條件所制約: 一是不同濾料材質所允許 的高承受溫度(瞬間允許溫度和長期運行溫度)有嚴格限制；二是為防止結露, 氣體溫度必須保持在露點 20℃以上。 對高溫氣體,必須將其冷卻至濾料能承受的 溫度以下,冷卻方式有多種,較為典型的有自然風管冷卻、強制風冷、水冷等,具 體可按不同的工藝及冷卻溫度、布置尺寸要求等進行設計選型。
3、氣體成分 除特殊情況外,袋式除塵器所處理的氣體,多半是環(huán)境空氣或爐窯煙氣,通 常情況下袋式除塵器的設計按處理空氣來計算,只有在密度、黏度、質量熱容等 參數(shù)關系到風機動力性能和管道阻力的計算及冷卻裝置的設計時,才考慮氣體的 成分。在許多工況的煙氣中多含有水分,隨著煙氣中水分的增加,袋式除塵器的 設備阻力和風機能耗也隨之變化。含塵氣體中的含水量,可以通過實測來確定, 也可以根據(jù)燃燒、 冷卻的物質平衡進行計算。 煙氣中有無腐蝕性氣體是決定濾料、 除塵器殼體材質及防腐等選擇所必須考慮的因素。另外,若煙氣中有有毒氣體, 一般都是微量的,對裝置的性能沒有多大影響,但在處理此類含塵煙氣時,袋式 1 除塵器必須采用不漏氣的結構,而且要經(jīng)常維護,定期檢修,避免有毒氣體泄露 造成安全事故。
4、入口含塵濃度 入口含塵濃度常以標態(tài)體積含塵質量表示,就入口含塵濃度,袋式除塵器設 計時要作如下考慮
(1) 設備阻力和清灰周期。入口含塵濃度增大,相同過濾面積情況下,設備 阻力也增加,為維持一定的設備阻力, 清灰周期也相應縮短；
(2) 濾料和箱體的磨損。在粉塵具有強磨損的高濃度狀況下,磨損量與含 塵濃度成正比,在除塵器入口處應有導流耐磨等處理技術,如燒結粉塵、氧化鋁 粉、硅砂粉等；
(3) 預除塵器及過濾風速。在入口含塵濃度很高的情況下,應設計較低的 過濾風速及設計預除塵器,但如果設計具有初級沉降功能的結構形式,也可取消 預除塵器；
(4) 排灰裝置。排灰能力是以能排出全部收集的粉塵為標準,排出的粉塵 量,等于入口、出口含塵濃度差值與處理風量之積,多級排灰裝置能力設計應以 下一級大于上一級排灰能力為準。
5、出口含塵濃度 出口含塵濃度必須低于環(huán)境保護法規(guī)及國家衛(wèi)生標準的指定值。袋式除塵 器的出口含塵濃度,依除塵器的結構形式、濾料種類、粉塵性質而有所不同,一 般介于 1～50mg/m3 之間。對于含有鉛、鎘等有害物質的情況下,要求出口濃度 特別低,設計時按不同的用途及工藝特性,選用不同的袋式除塵器結構及濾料材 質。
6、粉塵性質 粉塵的性質對袋式除塵器的設計有很大影響,對粉塵一些特殊性質,要根據(jù) 設計經(jīng)驗采取有效的措施。
(1) 附著性和凝聚性。附著性和凝聚性粉塵進入袋式除塵器,粉塵稍經(jīng)凝 聚就會顆粒變大,堆積于濾袋表面的粉塵在被抖落的過程中,也能繼續(xù)進行凝聚, 清灰效能和通過濾料的粉塵量也與粉塵的附著性和凝聚性有關。因此,設計時對 附著性和凝聚性非常顯著的粉塵,或者幾乎沒有附著性和凝聚性粉塵,必須按粉 塵種類、用途的不同,根據(jù)設計經(jīng)驗采取不同的處理措施。
(2) 粒徑。粒徑分布對袋式除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。微細粉 塵對壓力損失影響比較大,粗粒粉塵對磨損起決定性作用,但只有入口含塵濃度 高和硬度大的顆粒,其影響才比較大。
(3) 粒子形狀。一般認為,針狀結晶粒子和薄片狀粒子容易堵塞濾料的孔 隙,降低除塵效率。能夠凝聚成絮狀物的纖維狀粒子,若采取很高的過濾速度,就 很難從濾料表面脫落,設計時按粒子狀及特性選擇不同的過濾風速。
(4) 粒子的密度。粉塵的堆積密度與粒徑、凝聚性、附著性有關,也與袋 式除塵器的阻力損失、過濾面積有關。堆積密度越小,清灰越困難,設計時要選 擇較低過濾風速。此外,粉塵的堆積密度對選定除塵器灰斗及排灰裝置能力至關 重要。
(5) 吸濕性和潮解性。吸濕性和潮解性強的粉塵,在袋式除塵器運轉過程 中,極易在濾料表面上吸濕而固化,或遇水潮解而成為稠狀物,造成清灰困難、設 備阻力增大,以至影響除塵器正常運轉。例如對含有 KCl、MgCl2、NaCl、CaO 等強潮解性物質的粉塵, 要采取必要的技術措施。
(6) 靜電性。容易帶電的粉塵在濾料上一旦產(chǎn)生靜電,就不易脫落,對非常 容易帶電的粉塵,必須采用防靜電濾料等技術措施,以避免因靜電產(chǎn)生火花而引 起爆炸。
(7) 可燃性。對于可燃性粉塵,雖然不一定都引起爆炸,但如除塵器前的工 藝流程中出現(xiàn)火花,且能進入除塵器內時,就應采用防爆措施,如增設火花捕集 器、設防爆門等。
7、設備阻力 所謂設備阻力是指除塵器入口至出口在運行狀態(tài)下的全壓差。袋式除塵器 的壓力損失通常在 1000～2000Pa 之間,脈沖袋式除塵器壓力損失通常小于 1500Pa。設備阻力是風機選型的主要依據(jù),設備運行過程中允許壓力損失有某 種變動范圍,設計時應考慮設備阻力變動余量來確定風機的選型。
8、設備耐壓 袋式除塵器的耐壓是根據(jù)工藝要求及風機的靜壓等確定的,必須按照袋式 除塵器正常使用的壓力來確定設備的設計耐壓。作為一般用途的袋式除塵器,設 備耐壓為 4000～5000Pa,對于長袋脈沖除塵器一般為 6000～8000Pa,對于采 用以羅茨鼓風機為動力的負壓型空氣輸送裝置,除塵器的設計耐壓為 15～ 50kPa。另外,某些特殊如高爐煤氣干法脈沖袋式除塵器,其設計耐壓要求達到 0.3MPa 或更高,設備一般均設計為圓形,以滿足耐壓要求。
9、清灰壓力 清灰壓力是袋式除塵器設計的重要參數(shù),根據(jù)所用壓縮空氣壓力不同,分成 高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低 壓(0.2MPa 以下), 并把脈沖閥根據(jù)氣包內壓力區(qū)分為高壓閥(直角閥)和低壓 閥(淹沒閥)。設計選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工 況決定,目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力,而長袋脈沖采用較多的為 3 低壓清灰壓力。 不同清灰壓力設計選用不同的噴吹管清灰結構,噴吹管開孔尺寸、 結構型式、噴吹管與花板的高度尺寸等,將直接影響設備清灰性能。脈沖清灰對 壓縮空氣要求不十分嚴格,含塵、含水、含油等指標分別達到 ISO8573-1 表中 三級、五級即可,當壓縮空氣質量不達標,噴吹時進入除塵濾袋的氣流含油、含 水量相對增加,一旦油、水進入濾袋,將貼附堵塞部分過濾面積,導致除塵器阻力 加劇上升。
10、清灰方法
(1) 在線清灰和離線清灰。脈沖袋式除塵器可采用在線清灰和離線清灰兩種方法。在線清灰是指在進行脈沖噴吹時,濾袋仍然進行含塵氣體過濾,在線清 灰過濾及清灰時對系統(tǒng)波動影響小,但清灰不徹底,不能在線檢修。離線清灰是 指把除塵器內部分成若干個過濾室,每個袋室的凈氣室上獨立安裝離線閥、氣缸 和電磁脈沖閥等壓縮氣控制系統(tǒng),在對每個過濾室進行脈沖清灰噴吹前,通過離 線閥首先關閉這個袋室,使該濾室在沒有煙氣過濾情況下進行清灰,因此離線清 灰效果更徹底,且能在線檢修,缺點是增加離線機構、造價高、清灰時對系統(tǒng)煙 氣波動有影響等。 如何選擇在線或離線清灰,應視除塵工藝及用戶條件等諸多方面進行綜合 考慮,對于小型且入口粉塵濃度低的除塵器,一般采用在線清灰,反之采用離線； 對于大型除塵器一般設計為離線結構并具有離線、 在線兩種可以切換的清灰功能, 當工況條件允許不離線清灰時,可切換為在線清灰,但無論在線或離線清灰,均 應具有通過離線閥實現(xiàn)不停機的在線檢修功能。
(2) 管式噴吹和箱式噴吹。管式噴吹是在每排濾袋上方設噴吹管,屬有序 噴吹,即通過管上的噴嘴向每條濾袋內噴吹清灰氣流,噴吹孔徑各不相同,保證 各條濾袋清灰強度均勻,對于大型長袋脈沖除塵器管式噴吹結構大大優(yōu)于箱式噴 吹。箱式噴吹不設噴吹管,屬無序噴吹,清灰氣流靠脈沖閥直接噴入上箱體并使 之增壓,進而將能量傳遞至該室每條濾袋以實現(xiàn)清灰；箱式脈沖噴吹除塵器中, 處于不同部位的各條濾袋,清灰強度存在較大差異,且一般氣耗量較大,濾袋長 度受到限制,清灰效果對離線閥的氣密性依賴較大,所以箱式噴吹多用于中小型 除塵器。
11、氣流上升速度 在除塵器內部,濾袋低端含塵氣體能夠上升的實際速度,就是氣流上升速 度。 氣流上升速度的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋 的粉塵隨氣流重新返回除塵布袋表面有重要影響。 氣流上升速度是除塵器內煙氣 不應超過的大速度,達到和超過這個速度,煙氣中的顆粒物就會磨壞濾袋或帶 走粉塵,甚至導致設備運行阻力偏大。 袋式除塵器進行過濾時分為內濾和外濾兩種,前者含塵氣流由濾袋內部流 向外部,后者含塵氣流由濾袋外部流向濾袋內部。 內濾式袋式除塵器氣流上升速度按下式計算: 4 Vk = Sa?Vc/S 式中 Vk―――除塵器氣流上升速度,m/min; Sa―――單條濾袋過濾面積,m2; Vc―――過濾速度,m/min; S ―――濾袋口的截面積,m2。 外濾式袋式除塵器氣流上升速度按下式計算: Vk =Qv/(SA-nS) 式中 Vk―――除塵器氣流上升速度,m/min; Qv―――濾袋室的處理風量,m3/min; SA―――濾袋室袋低處的截面積,m2; n ―――濾袋室濾袋數(shù)量, 個。 過濾速度和氣流上升速度二者在袋式除塵器內各處都應保持在一定范圍 內。如果過濾風速選擇不當或分室分布不均,會影響濾袋的壽命,同樣,氣流上升 速速選擇不當或分室的氣流上升速度不均,也會影響濾袋使用壽命。因此,在設 計中不僅要設計合理的因此,在設計中不僅要設計合理的過濾風速及使氣流分布 均勻的導流技術,而且要按粉塵的粒徑、濃度、工況條件設計選擇合理的氣流上 升速度,才能確保延長濾袋使用壽命。
