第六章part3

织物
织物
经线
颗粒物初层
滤膜
经线
纬线
含尘气流
纬线
含尘气流
a-织物滤料
b-覆膜滤料
图6.a 过滤过程示意
6.6.3.3 袋式除尘器的组成和构造
袋式除尘器的主要构成部分由滤袋、壳体、灰斗 和清灰机构等。 (1)滤袋 滤袋是过滤的主要作用部件，用纤维织物 制成。
¾ 滤袋多为柱状，横断面有圆形（直径125～150mm）、 多边形、梯形和扁矩形等；滤袋有时也做成匣状。 ¾ 按气体通过方向不同，滤袋可分为正压袋和负压袋两 种。
– 烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比 – 过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤 速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积 和一次投资等都会减小，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 – 过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关
（3）阻力
5）颗粒层过滤器 以 颗粒状材料为滤料， 构成过滤床层。这种 过滤器的过滤效率 高，且具有耐高温、 耐腐蚀、耐磨损的独 特优点，能在较恶劣 的条件下工作，维修 费用也较低。
6.6.3 袋式除尘器
采用纤维织物作滤料的袋式除尘器在工业尾气 的除尘方面应用较广 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
稍好
1
493 493～523
533
4.5～5.0 0
差 很好
好 很好
2.5 2.5
目前，国外对滤料的发展和研究重点在于提高滤料的耐高 温、耐磨和耐腐蚀方面的性能。 目前出现的覆膜滤料（Teflon lined filter）是一种表面覆 合以四氟乙烯微孔薄膜的滤料。覆膜滤料的应用使袋滤技 术由依附滤料表面积累的“一次尘”的“深层过滤”转变为依 附滤料表面覆合的四氟乙烯微孔薄膜的表面过滤，从而降 低了设备阻力、提高了净化效率、延长了滤料寿命，并改 善了过滤性能。
图6.62 环隙喷吹清灰 1-喷吹管；2-环形喷射 嘴；3-文氏管；4-滤袋
脉冲喷吹清灰
– 脉冲喷吹耗用压缩空气量
Va = anV0 t
n——滤袋总数； t ——脉冲周期，； V0——每条滤袋每次喷吹的压缩空气消耗量，m3； a ——安全系数，一般取1.5。 – 每条滤袋每次喷吹耗用空气量约0.002～0.0025 m3 。
¾气体由内向外流动的为正压袋，工作过程中能 自己保持稳定的形状，常用于较简易的过滤器 中。接在风机出口端的正压袋过滤器，有时可 不用壳体。
¾气体由外向 内流动的为 负压袋，负 压袋必须用 构架支撑。 构架常用金 属线材制 成，其形状 多为笼状或 螺旋状。
2）清灰方式和清灰机构 清灰是袋式除尘器运行中 十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式 命名和分类的。 目前常用的清灰方法有机械、电 磁振动、逆气流和脉冲喷吹等。
6.6 过滤式除尘器
使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的 装置 分类
¾空气过滤器
•滤纸或玻璃纤维
¾颗粒层除尘器
•砂、砾、焦炭等颗粒物
¾袋式除尘器 •纤维织物
6.6.1 过滤机理和滤层特性
首先是很大的颗粒因重力沉降、筛滤 （颗粒比滤层通道尺寸大，不能通过） 而分离。 小一些的颗粒与捕集物发生动力学作用 而被捕集。 此外，在特定条件下还可能出现凝聚、 静电沉积等。
脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99 ％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠

回转反吹是低压喷吹的一种， 如图6.63所示。 反吹空气由风机供给，经中心 管送到设在滤袋上部的旋臂内。 电动机带动旋臂旋转，使所有 滤袋都依次得到反吹。 每只滤袋的反吹时间约15min （或按滤袋前后气压差控制清 灰），反吹风机的风压约为 5KPa。
典型机械振动式布袋除尘器
灰斗 含 尘 气 体入口 固 定 孔 板 清 洁 气 体出口 清 洁 气 体一侧
滤袋
②气流反吹 利用反吹气流使滤袋瞬时胀缩，将积尘抖落。包 括逆气流清灰 、气环反吹清灰 、脉冲喷吹 。 与机械振动相比，气流反吹具有处理能力大、清 灰效果好、工作稳定、对滤袋损伤小等优点。
逆气流清灰
α = 3.6 × 10 −3ν −4 + 0.094
C2 － 粉尘出口浓度，g/m3
Pns －无量纲常数
C1 －粉尘入口浓度，g/m3 CR －脱落浓度 （常数），g/m3
ν －表面过滤速度，m/s
W －粉尘负荷，g/m2
Dennis and Klemm 取 C R = 0.5
效率影响因素
粉尘负荷 过滤速度
– 过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围 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。
工作
清灰
脉冲喷吹清灰
根据喷吹气源的压损不同可分为高压脉冲喷吹和低压 脉冲喷吹两类。
高压脉冲喷吹是目前应用最广的一种清灰 方式。 喷吹气源为压缩空气，喷吹机构如图6.61 所示。每排滤袋上方设一根喷吹管，喷吹 管上方设有与每个滤袋口正对的喷嘴，喷 吹管前端装脉冲阀。
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以下气体
无机纤维
– 主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆
合成纤维
– 性能各异，满足不同需要，扩大了除尘器的应用领域
袋式除尘器的滤料
滤料种类
– 按滤料结构分
滤布（编织物）
毛毡
－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量大，不易于清灰
图6.63 回转式反吹袋式除尘器 1-旋臂；2-滤袋；3-灰斗；4-反吹风机
6.6.3.4 袋式除尘器的选择、设计 设计流程
– 选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质 相适应 – 选择清灰方式：与滤布相适应 – 计算气布比 – 计算穿透率 – 计算需要的过滤面积和袋室数目 – 提出风机和管道的技术要求 – 经济核算
2 p
2
ε
m = Cvg tη
对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失ΔPf基本上 是一个常数。 气体通过积尘层的压降ΔPd ，主要取决于过滤气速、气 体含尘浓度和连续运转时间。对于给定的烟气特征和粉尘 体含尘浓度和连续运转时间。 层渗透率， ΔPd 与粉尘浓度C和过滤时间t成线性关系， 而与过滤速度的平方成正比。 袋式除尘器的压力损失主要由ΔPd决定 处理含尘浓度低的气体，清灰时间可以适当加长；处理含 尘浓度高的气体，清灰时间应适当缩短；进口含尘浓度低、 清灰时间间隔短、清灰效果好，可以选用较高的过滤气 速；相反，应选用较低的过滤气速。
阻力：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。
滤层的压降
气体通过清洁滤层的压降
ΔP = ΔPf + ΔPd
气体通过积尘层的压降 织物滤料的阻力系数
ΔPf = ξ f ⋅ μ ⋅ vg
δ=
颗粒的表面积
m ρd (1 − ε )
1− ε ) ( ΔPd = k μ vg S δ 3
筛分
动力捕集
动力作用过程的主要机制可分为惯性碰 撞、截留( 拦截）和扩散 沉积。
惯性碰撞、直接拦截和布朗扩散的比较
6.6.2 过滤设备的种类
1）织物过滤器 以纤维织物作为滤料，为增大设备单位体积 内的过滤面积，通常将滤层做成袋状，所以织物过滤装置 常见的形式是袋滤器（袋式除尘器）。 2）纸过滤器 以纤维制成的纸作为滤料，是一种高效过滤 器，过滤效率可达99.99％以上，称为超净过滤器。纸过 滤器主要用于空调中的超净净化，一些要求特别高的气溶 胶净化过程，也采用纸质高效过滤器，如放射性气溶胶、 微生物气溶胶、铅烟及其他剧毒烟雾的净化。
过滤小颗粒，宜用低气速，让含尘气体在滤料中停留时间增加，使 小尘粒因布朗扩散运动与纤维的接触机会增加。
丹尼斯 （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
C2 = [ Pns + (0.1 − Pns )e − aw ]C1 + C R
Pns = 1.5 × 10 −7 exp[12.7(1 − e1.03ν )]
3）纤维填充过滤器 以松散的纤维状材料做成过滤床层，具有阻力较 小，容尘量较大的特点，常用于高效过滤前，作 预处理过滤器。 另一类用丝网或板网材料制成过滤床层的过滤 器，气体通过床层中众多狭小曲折的通道，颗粒 由于惯性碰撞而被捕集。
4）多孔材料过滤器 用多孔材料作为滤料，由于材料的不 同，过滤器的性能和用途各异。用聚胺酯泡沫塑料制成的 过滤器（图6.55），已广泛应用于超净净化的前级过滤。 多孔陶瓷、多孔绕结金属过滤器，是正在开发的高温含尘 气体净化装置。
由脉冲控制仪按一定程序控制脉冲阀 的启闭。 脉冲阀开启时，压缩空气从喷嘴高速 喷出，诱导5～7倍的空气进入滤袋。 滤袋在冲击气流作用下，突然膨胀后 再收缩，使附在袋外的颗粒物脱落。 喷吹气源压力为588～686，脉冲周期 为60s左右，脉冲宽度为0.1～0.2s。
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。
①机械振动 机械振动可分为抖动、 摇动和频率较高、振幅较 小的振动等几种形式。摇 动和抖动可结合使用。
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～ 2.0m/min，压力损失为800－1200Pa
运行
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，清灰效果较好 – 缺点是滤袋常受机械 力作用，损坏较快， 滤袋检修与更换工作 量大
6.6.3.1 袋式除尘器的工作原理
（1）过程 袋式除尘器是以纤维织物为滤料的过滤器。清洁 的织物滤料其过滤效率并不高。 原因:滤料本身 的网孔较大，一般的滤料网孔在20～50 μm。