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袋式除尘器的除尘机理及阻力作用

时间:2018-10-18 10:13 作者:富皇建材

袋式除尘器也称过滤式除尘器,是利用多孔过滤介质分离捕集气体中固体粒子的净化装置,属于高效干式除尘装置,多用于工业原料气的精制、固体粉料的回收、特定空间内的通风和空调系统的空气净化以及去除工业排放尾气或烟气中的粉尘粒子。袋式除尘器的特点是捕集效率高、捕集的粉尘细、使用方便,在除尘和空气净化领域中占有重要地位。据统计袋式除尘器在除尘器销售市场所占份额有时可达40%以上,至于空气过滤器则一向在空气净化装置中占重要地位。

近30年以来,随着新型滤料和脉冲反吹清灰技术的兴起,袋式除尘器得到了飞跃发展。以宝山钢铁公司为例,从一期工程至1992年,除尘器有多种形式,约计150台套,其中袋式除尘器占80。按清灰方式不同分为内滤圆袋分室反吹风清灰、扁袋反吹风清灰、滑环喷吹清灰、脉冲清灰和机械振打清灰等袋式除尘器,所用滤料有聚酷纤维、玻璃纤维、尼龙66等多种,工作条件有的要求耐温高达250℃(如石灰石车间),有的则必须在烟气含湿10%左右的条件下工作(如钢锭模车间)。较大的为转炉二次除尘系统所用的袋式除尘器,机组外形尺寸42mX14mX26m,共有滤袋2240条,过滤面积20600㎡,处理风量达117万m³/h,装机功率3700kW;较小的袋式除尘器仅有6条滤袋,处理风量仅为600m³/h。无论大型或中小型,袋滤器的除尘效率均可达98%以上。由以上宝钢的情况可以看出,袋式除尘器在工业除尘中占有重要地位。

袋式除尘器的除尘机理比较复杂,包括惯性碰撞、拦截、扩散、重力和静电力等粉尘粒子的沉降机理。一般来讲,粉尘粒子在捕集体上的沉降并非只有一种沉降机理在起作用,而是多种沉降机理共同作用的结果。

根据不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特性,过滤除尘机理涉及到以下几个方面:

a.筛滤作用过滤器的滤料网眼一般为5~50μm,当粉尘粒径大于网眼直径或沉积在滤料间的尘粒之间的空隙时粉尘即被阻留下来,称为筛滤作用。对于新的织物滤料,由于纤维间的空隙远大于粉尘粒径,所以筛滤作用很小。但当滤料表面沉积大量粉尘形成粉尘层后,筛滤就成为主要除尘机理。

b.惯性碰撞作用,当含尘气体接近滤料的纤维时将绕过纤维,而气流中包含的较大的粒子(>1μm)由于惯性作用偏离气流流线继续沿着原来的运动方向前进,撞击到纤维上而被捕集,这就叫做惯性碰撞。所有处于粉尘轨迹临界线内的大尘粒均可到达纤维表面而被捕集。惯性碰撞作用随着粉尘粒径及气流流速的增大而增强。因此,提高通过滤料的气流流速,可提高惯性碰撞作用。

C.拦截作用当含尘气流接近滤料纤维时,较细尘粒随气流一起绕流。若尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离时,尘粒即因与纤维接触而被拦截。

d.扩散作用在气体分子的撞击作用下,小于1μm的尘粒,特别是小于0.2μm的亚微米级粒子可能会做布朗运动而脱离流线。如果在运动过程中和纤维接触,即可从气流中分离出来,这种作用即称为扩散作用。它随流速的降低、纤维和粉尘直径的减小而增强。

e.静电作用当气流穿过时,许多纤维编织的滤料由于摩擦会产生静电现象,粉尘在输送过程中也会由于摩擦和其他原因而带电,这样会在滤料和尘粒之间形成一个电位差。当粉尘随着气流趋向滤料时,由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉尘的吸附力而被捕集,称为静电作用。

f.重力沉降作用当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后,粒径和密度大的尘粒可能因重力作用而自然沉降下来,称为重力沉降作用。

一般说来,各种除尘机理并不是同时有效,而是一种或几种联合起作用。而且,随着滤料的空隙、气流流速、粉尘粒径以及其他因素的变化,各种机理对不同滤料的过滤性能的影响也不同。几种因素的改变对各种效应的影响。实际上,新滤料在开始滤尘时除尘效率很低。使用一段时间后,粗尘会在滤布表面形成一层粉尘初层。由于粉尘初层以及而后在其上逐渐堆积的粉尘层的滤尘作用,滤料的过滤效果不断提高,阻力也相应增强,阻力增大到一定程度后就要对袋式除尘器进行清灰。但是在清灰时不能破坏粉尘初层,否则除尘效率会下降。粉尘初层的结构对袋式除尘器的除尘效率、阻力和清灰的效果起着非常重要的作用。