（环境工程专业论文）脉冲喷吹袋式除尘器清灰的研究.pdf

西安建筑科技大学硕士学位论文 脉冲喷吹袋式除尘器清灰的研究 专业：环境工程 硕士生：田玮 指导教舜：黄学敏教授 俞非漉高工 摘要 躲冲喷吹袋式除尘器是一种高效除尘设备，具有清灰效果好、净化效率 高、处埋气量大、滤袋寿命氏等优点，目前已在许多行业得到了广泛的应用。 研芄川发出技术先进、具有市场竞争力的脉冲喷吹袋式除尘器具有非常重要 的妻义。 夺交利用l ：1 的实物模型，采用国际上比较先进的压力传感器、自u 速 度f 感器和计算机采样控制技术，建立了一套脉冲喷吹袋式除尘器清灰过程 测量系统，对除尘器的渚灰进彳了细致的研究。以wh u m p h r i e s 和jjm a d d e n 推导f l 的粉尘从滤袋t 分离的分离力公式为理论基础，以滤袋侧壁峰压值p 。 以技崎压值到达时间t r 为衡量清灰系统的两个主要函素，对铡点与袋口距 离、喷吹压力、喷吹时间、喷嘴位置、喷嘴与袋口距离等一系列影响除尘器 浩狄效果的因素进行分析。首先通过正交实验发现对于峰压值p 。，测点与袋 ji 距离以及喷吹胜力是具有显著影响的因素；而对于峰压值到达时间t r ，测 点t j 袋口距离、唢吹压力以及喷欧时间具有显著性影响。随后分别研究这些 对指标具育显著性影响的因素的影响趋势。固定其他因素，改变欲考察的因 秦，根据数据分析几种因素的影响趋势。最后利用加速度传感器综合考察几 利r 凼寒对分离力的影响。 通过训究发现沿滤袋长度方向上峰值压力和峰压值到达时间均发生了 较：犬的变化，滤袋不同高度 二清灰效果有差别。喷吹压力是影响清灰效果的 很重要的阅素，滤袋侧壁。睁压值随着喷吹压力的增加而增加，同时，峰压值 到达时间略有减小。此外，延长喷吹时间，峰压值到达时间有轻微的增长， 但是喷吹时间对峰压睦没有明显的影响。喷嘴位首和喷嘴与袋口距离对两者 的影响均不尺。对于可以直接反映分离力的指标一一加速度a 来说，滤袋不 同亿置的洲量值差别很大。喷吹压力刑加速度的影响也比较显著。其他因素 则没育明显的影响。 西安建筑科技大学硕上学位论文 下一步研究的重点是考虑如何改进传统笼骨的结构形式，使滤袋内的压 力分布更加均匀，既可以减轻袋口处的滤料断裂现象，延长滤袋寿命；义可 以加强滤袋中下部的清灰，提高清灰效率；还可以延长滤袋长度，进一步减 小除尘器的占地面积和结构重量，降低除尘器成本。 关键词：脉冲喷吹；袋式除尘器；清灰 西安建筑科技大学硕士学位论文 s t u d i e so nd u s td i s l o d g e m e n ti np u l s e - j e tf a b r i cf i l t e r s s p e c i a l t y ： e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g n a m e ：t i a nw e i i n s t r u c t o r ：h u a n gx u e m i n y uf e i l u a b s t r a c t p u i s e j e tf a b r i cf i l t e ri sak i n do fh i g h - e f f i c i e n c yd u s tc o l l e c te q u i p m e n t i t h a ss om a n ya d v a n t a g e ss u c ha sg o o dd u s td i s l o d g e m e n te f f e c t ，h i g hc o l l e c t e f f i c i e n c y ，b e i n ga b l et ot r e a tl a r g ev o l u m eo ff l u eg a sa n dl o n gl i f et h a ti th a s b e e nw i d e l yu s e di nm a n yi n d u s t r i e s i ti sv e r ys i g n i f i c a t i v et os t u d ya n dd e v e l o p p u l s e - j e tn b f i cf i l t e r sw i t l la d v a n c e dt e c h n o l o g ya n dm a r k e tc o m p e t i t i v e n e s s d u s td i s l o d g e m e n ti nap u l s e - j e tf a b f i cf i l t e rw a ss t u d i e db yc o n s t r u c t i n gas e to f m e a s u r i n gs y s t e mo f t h ed u s td i s l o d g e m e n tp r o c e s so f p u l s e - j e tf a b r i cf i l t e r su s i n ga1 ：1 s c a l ep u l s e - j e tn b f i cf i l t e rm o d e lw i t hp r e s s u r et r a n s d u c e r s ，a c c e l e r o m e t e r sa n dt h e t e c h n o l o g yo fc o n t r o l l i n g & m e a s u r i n gw i t hc o m p u t e rt og e tt h es t a t u so ft h ep u l s e - j e t n b f i cf i l t e r t h ep e a kp r e s s u r ep pi n s i d et h ef i l t e rb a ga n dt h ep u l s er i s et i m et rw a s s e l e c t e dt ob et h et w om a i nf a c t o r sa c c o r d i n gt ot h ee q u a t i o na b o u tt h ed i s l o d g e m e n t f o r c eb e t w e e nt h ed u s tc a k e sa n dt h ef i l t e r sg i v e nb ywh u m p h r i e sa n djjm a d d e n t h ed i s t a n c eb e t w e e nt h en o z z l ea n dt h et o po ft h eb a g ，t h er e s e r v o i rp r e s s u r e ，p u l s e t i m e ，l o c a t i o no ft h en o z z l ea n dt h ee l i s t a n c eb e t w e e nt h en o z z l ea n dt h et o po ft h eb a g w a sa n a l y z e d i tw a sf o u n dt h a tt h ed i s t a n c eb e t w e e nt h en o z z l ea n dt h et o po ft h e b a ga n dt h er e s e r v o i rp r e s s u r ei n f l u e n c e dt h ep e a kp r e s s u r ep 9m o s tr e m a r k a b l ya n dt h e d i s t a n c eb e t w e e nt h en o z z l ea n dt h et o po ft h eb a g ，t h er e s e r v o i rp r e s s u r e ，p u l s e t i m eh a dc o n s p i c u o u se f f e c t so nt h ep u l s er i s et i m et r t h e ns t u d yt h ei n f l u e n c et r e n do f t h ef a c t o r sw i t hs i g n i f i c a n c ei n f l u e n c et op pa n dt r t h ei n f l u e n c et r e n do f t h ef a c t o r sw a s a n a l y z e da c c o r d i n gt ot h ed a t ag a i n e db ya l t e r i n gt h ef a c t o rt ob es t u d i e da n dk e e p i n gt h e o t h e rf a c t o r s f i n a l l y , t h ei n f l u e n c eo ft h ef a c t o r st ot h ed i s l o d g e m e n tf o r c ew a ss t u d i e d s y n t h e t i c a l l yu s i n gt h ed a t ag a i n e df r o mt h ea c c e l e r o m e t e r s r e s u l t si n d i c a t e dt h a tb o t ht h ep e a kp r e s s u r ea n dt h ep u l s er i s et i m ev a r i e d d o w nt h el e n g t ho ft h ef i l t e rb a g a n dt h ed u s td i s l o d g e m e n te f f e c tw a sd i f f e r e n t a l o n gt h eb a g t h er e s e r v o i rp r e s s u r ew a sav e r yi m p o r t a n tf a c t o rt oi n f l u e n c et h ed u s t i i i 西安建筑科技大学硕i ：学位论文 d i s l o d g e m e n t t h ep e a kp r e s s u r eo f t h eb a gi n c r e a s e dw i t ht h er e s e r v o i rp r e s s u r ea n dt h e p u l s er i s et i m ed e c r e a s e dw i t hi ts l i g h t l y t h ep u l s er i s et i m ei n c r e a s e ds l i g h t l yw i t ht h e p u l s et i m eb u ti td i d n ti n f l u e n c et h ep e a kp r e s s u r er e m a r k a b l y l o c a t i o no ft h cn o z z l e a n dt h ed i s t a n c eb e t w e e nt h en o z z l ea n dt h et o po f t h eb a gh a dl i t f l ee f f e c to nb o t hp pa n d t r t h ei n d e xt h a tc a r lr e f l e c tt h ed i s l o d g e m e n tf o r c ed i r e c t l y , a c c e l e r a t i o n ( a ) c h a n g e d m a r k e d l yi n d i f f e r e n tp o s i t i o no ft h eb a g t h er e s e r v o i rp r e s s u r ei n f l u e n c e dt h e a c c e l e r a t i o nm a r k e d l y ，t o o t h eo t h e rt h r e ef a c t o r sd i d n li n f l u e n c e dar e m a r k a b l y 7 f h ee m p h a s i so f t h ef o t u r er e s e a r c hw o r kw i l lb ed e v e l o p i n gt h et r a d i t i o n a lf i l t e rc a g e t od i s t r i b u t et h ep r e s si n s i d eo ft h ef i l t e rb a gm o r eu n i f o r m l y t h er e d u c t i o no ft h ep e a k p r e s s u r e sa tt h et o po ft h eb a gm a yr e s u l ti nl o n g e rb a gl i f ed u et ol e s sm e c h a n i c a ls t r e s s o nt h ef a b r i c t h ei n c r e a s ei nt h ep e a kp r e s s u r e sa tt h em i da n db o t t o ml o c a t i o ns h o u l d p r o v i d ef o ri n c r e a s e dd u s tc a k er e m o v a ld u r i n gc l e a n i n g a n dt h ef i l t e rb a g sc a nb e l e n g t h e n e dt or e d u c et h ef l o o ra r e a , t h ew e i g h ta n dt h ec o s to f t h ef a b r i cf i l t e r s k e yw o r d s ：p u l s e - j e t ，f a b r i cf i l t e r s ，d u s td i s l o d g e m e n t i v 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致i 身j 的地方外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位 已【 1 请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的 听有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 引请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：刁 咖 日期：三o 。s 、6 q 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位沦文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签辄、刁形翩签名搿级魄加曩舌许 王：请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 1 有关概念 111 大气 1 绪论 大气是人类赖以生存的镀基本的环境要素，构成了环境系统中的大气环境子系 统。一切生命过程，一切动物、植物和微生物都离不开大气。它不仅能通过自身运 动进行热量、动量和水资源分布的调节，给人类刨造一个适宜的生活环境和劳动环 境，还能阻挡过量的紫外线照射到地球表面，有效地保护人类和地球上的生物“。 112 大气污染 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足哆 的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环 境。所谓人类活动不仅包括生产括动，而且也包括生活活动。自然过程包括火山活 动、山林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中的空气运动等。一般说来，由 于自然环境所具有的物理、化学和生物机能( 即自然环境的自净作用) ，会使自然 过程造成的大气污染经过一定时间后自动消除( 即使生态平衡自动恢复) 。所以可 以说，大气污染主要是人类活动造成的”1 。 1 2 大气污染物 1 21 定义 按照( ；1 3 6 9 1 9 - 9 6 ( 空气质量词汇) 所下的定义，由于人类活动或自然过程排 放到大气中的物质，对人或环境产生不利影响，统称空气污染物。 放到大气中的物质，对人或环境产牛不利影响，统称空气污染物。 西安建筑科技大学硕士学位论文 122 确定主要大气污染物的原则 主要有以下三点：( 1 ) 量大面广，对全球环境或区域环境有明显不良影响的： ( 2 ) 对环境有严重危害的有毒有害污染物；( 3 ) 在当前技术经济条件下可以实际 控制管理的。 1 23 我国的主要大气污染物 根据我国的国情，在环境标准、环境法规中确定了下列主要大气污染物。 a ，为履行国际公约而确定的 主要有：二氧化碳( c 0 2 ，温室气体) 、氟利昂 ( c c l 。f 、c c l 。f 2 ，破坏臭氧层) 。 b 全国性大气污染物主要有：烟尘、工业粉尘、二氧化硫( s 0 0 、氮氧化物 ( n o ；) 、一氧化碳( c 0 ) 、光化学氧化剂( o 。) 。 c 地区性( 或局部地区) 主要污染物上述b 项中所列全国性主要大气污染物， 当然也是各地区的主要大气污染物。此外，由于各地区的资源分布和工业分布不同， 有些污染物虽不属于全国性主要污染物却是某地区的主要污染物0 1 。 1 3 颗粒污染物 通过以上介绍可以看出，烟尘，也就是颗粒污染物是我国的一种全国性主要大 气污染物。我国许多城市，尤其是北方大部分城市的首要污染物就是颗粒污染物。 对颗粒污染物的治理是我国大气环境保护的一项重点工作。 1 3 ，1 概念 污染大气的颗粒物质又称气溶胶粒子。环境科学中把气溶胶粒子定义为悬浮在 大气中的固体或液体物质，或称微粒物质或颗粒物。按其来源的性质不同，气溶胶 粒子又可分为一次气溶胶粒子和二次气溶胶粒子。前者系指从排放源排放的微粒， 例如从烟囱排出的烟粒、风副起的灰尘以及海水溅起的浪花等；后者系指从源排放 时为气体经过一些大气化学过程所形成的微粒，例如来自排放源的s 晚和h 2 s 气体 经大气氧化过程最终转化为硫酸盐微粒。颗粒污染物主要来自火力发电厂、钢铁厂、 金属冶炼厂、化工厂、水泥厂及工业和民用锅炉的排放。 西安建筑科技大学硕士学位论文 1 3 2 颗粒污染物对人体的箍害 人气中颗粒污染物来源广泛，成分复杂，含有许多有害的无机物和有机物。它 还能吸附病原微生物，传播多种疾病。总悬浮颗粒物( t s p ) 中 5um 的微粒可进 入呼吸道深处和肺部，危害人体呼吸道，引发支气管炎、肺炎、肺气肿、肺癌等， 如果侵入肺组织和淋巴结还可引起尘肺。t s p 可减少照射到地球上的太阳紫外线， 严重地区的幼儿易患软骨病。 动物暴露试验表明颗粒物质的毒性既与其大小有关，又与其化学成分有关。大 小主要决定粒子的沉积位置，化学成分主要决定生物对粒子反应的类型。对超微粒 子( 0 1um ) ，尺寸也会影响毒性”1 。 2 0 世纪9 0 年代空气中颗粒物的含量是环境医学研究中最热门的领域之一。最 近几年来，人们越来越多地关注微细污染物对健康的潜在影响，尤其是可吸入性颗 粒物质( p m 。) 。一系列来自美国的分析表明p m 。( 或其他的粒子计量方式) 与日死 亡率有关，大约是p m ，。浓度每上升l o m g m 3 ，死亡率就上升1 ，而最近的研究则表 明这一数字更接近0 5 。还有研究结果表明超细粉尘在对呼吸系统的影响中扮演 着重要的角色，健康影响和微细粉尘之间存在着直接的联系。一项关于美国微细颗 粒、空气污染和死亡率的研究结果表明微细颗粒( 2 5 “m ) 污染物水平和由心脑 血管疾病及呼吸疾病引起的死亡率之间存在明显的关系。最近发表的研究结果表明 微细颗粒容易引发或加重心脑血管疾病“1 。 1 3 3 颗粒污染物对其他方面的影响 a ，对能见度的影响当大气的相对湿度比较低时，由于大气气溶胶对光的散射 会使能见度降低。 b 对矧睫的影响大气中的颗粒物还能散射太阳的入射能，使它们在到达地球 表面之前就反射回宇宙空间从而使地表温度降低，影响区域性或全球性气候。 c ，对植物的危害粉尘落在植物的叶片上，不仅会堵塞叶片的毛孔，阻抑植物 的呼吸作用，还会减少光合作用所需的阳光，影响有机质的合成，抑制植物生长。 若粉尘沉降到植物花的柱头上，能阻止花粉萌发，直接危及其繁育。可食用的叶片 若沾上大量粉尘，将影响甚至失去其食用的价值。 d 对动物的影响烟气中的粉尘被动物吸入后，可在肺、淋巴腺、支气管中沉 积，使动物体弱多病。 西安建筑科技大学硕士学位论文 134 颗粒污染物的控制 中国是世界上最大的发展中国家，目前正处于12 业化时期，经济规模庞大。钢 产量1 2 3 3 亿吨，居世界第一位：水泥产量5 2 亿吨，居世界第一位；煤炭产量和 消费量也居世界第一位；发电量、化肥产量居世界第二位。由于我国这些重化工、 原材料、能源工业的生产工艺及设备相对落后，因此导致能源耗费大，污染严重。 同时，中国正在加快城市化进程，这些都加重了对大气环境的污染：1 9 9 8 年全国 烟尘排放量1 4 5 2 万吨，粉尘排放量13 2 2 万吨，二氧化硫排放量2 0 9 0 万吨。世界 上十大空气污染城市，中国就占了九个5 1 。 颗粒污染物的控制是我国大气污染控制的重点，也是工业废气治理的重点。在 中国环境空气质量标准( 6 8 3 0 9 5 1 9 9 6 ) 中明确规定了总悬浮颗粒物( t s p ) 、可 吸入颗粒物( p m 。) 的浓度限值。其中总悬浮微粒( t s p ) 二级标准浓度限值年平均 为0 2 0 m g m 3 ，日平均为o 3 0m g m 3 ；可吸入颗粒物( p m 。) 二级标准浓度限值年平 均为0 1 0 m g m 3 ，日平均为0 1 5 m g m ”3 。在“九五”期间，全国主要污染物排放总 量控制计划中，大气污染物共三项，颗粒物占两项( 烟尘及工业粉尘) 。 据“中国环境状况公报( 1 9 9 9 ) ”载：“1 9 9 9 年，中国的大气环境污染仍然以煤 烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒物和二氧化硫。少数特大城市属煤烟与汽车尾 气污染并重型。”“总悬浮颗粒物( t s p ) 是中国城市空气中的主要污染物，6 0 0 的城 市t s p 浓度年均值超过国家二级标准。”1 9 9 9 年“烟尘排放总量1 1 5 9 万吨，其中 工业烟尘排放量9 5 3 万吨；生活烟尘排放量2 0 6 万吨；工业粉尘排放量1 1 7 5 万吨。” 由此可知，目前我国煤烟型颗粒物的污染仍然是严重的”1 。 因此，对颗粒污染物进行控制势在必行，刻不容缓。事实已经证明建设污染控 制系统是应对日益严重的由工业生产引起的全球污染的有效途径之一”1 。 1 4 除尘与除尘器 141 概念 从废气中将颗粒物分离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘，实现上述过程 的设备称为除尘器。 西安建筑科技大学硕：匕学位论文 1 4 2 除尘器的分类与特点 除尘器可分为干式除尘器和湿式除尘器两大类。除尘器的工作原理都是以作用 力为理沦基础，根据力的性质不同设计出不同的除尘器。除尘工程中常用的除尘器 分为四大类”1 。 a 机械除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。特点：结构简 单、造价低、维护方便，但除尘效率不高，往往用于要求不高的场合或作为多级除 尘系统中的前级预除尘。 b 过滤式除尘器包括袋式除尘器和颗粒床除尘器等。特点：以过滤作为主要 除尘机理，除尘效率可高达9 9 9 。 c 湿式除尘器包括低能湿式除尘器和高能文氏管除尘器。特点：以水作为除 尘介质，除尘效率高。采用文氏管，细微粉尘除尘效率可达9 9 9 ，但能耗高。 缺点：产生污水，需进一步处理以消除二次污染。 d 电除尘器以电力作为捕尘机理。有干式电除尘器( 干法清灰) 和湿式电除 尘器( 湿法清灰) 。特点：除尘效率高( 特别是湿式电除尘器) ，消耗动力少。缺点： ，与地面积大、耗钢材多、投资高“”。 14 3 不同行业中所应用的各种除尘器的比较 正如前面所述，粉尘对人体、气候、动植物等会产生各种不良影响。世界各国 除了对环境中的粉尘浓度进行了严格的限制外，还对粉尘的排放制定了相关标准， 在生产过程中产生粉尘的各个行业都必须严格执行本行业的排放标准，这就要求各 行业在生产废气排放之前必须对其进行除尘处理。为了满足这个需要，各种除尘装 置应运而生。各行业都有各自的生产特点，选用的除尘器也不尽相同。以下是一些 行业所用除尘器的一些比较。 a 水泥机立窑烟气处理对几种机立窑除尘设备的调查监测结果进行比较表 明，沉降室投资少、运行费用低，但处理后的烟气无法达标排放，只能作为级除 尘设备使用。抗结露型玻纤袋式除尘器具有效率高、抗结露、耐腐蚀等优点，但存 在投资大、运行费用高、维护管理难等缺点。湿式除尘器由于除尘后烟气一般无法 达标排放而失去了推广应用的意义。湿法静电除尘器处理后烟气基本上能达标排 放，但其具有投资较大，能耗较大，运行费用较高，难以管理，腐蚀较严重，对环 境可能造成二次污染等难以克服的问题。干法静电除尘器具有除尘效率高、烟气排 西安建筑科技大学硕士学位论文 放浓度低、烟气经治理后能达到“一控双达标”要求等优点，且运行管理费用较低。 但1 法静电除尘器本体材料耐腐蚀性较差，还存在漏风严重，在机立窑明火操作时 可能出现超标排放的问题”“。 b 烧结机机尾烟气处理在烧结厂应用较为“泛的除尘器主要有电除尘器、南 袋除尘器及多管旋风除尘器等，三者的技术经济性能与参数比较如下： 表1 ，1 烧结厂除尘器性能比较“4 、 电除尘器 布袋除尘器多管旋风除尘器 效率( ) 9 959 9 59 5 进口浓度( g m 3 ) 1 5 1 5 1 5 出口浓度( m g m 3 ) ( 1 5 0 9 9 9 5 1 0h m) 9 9 9 9 风速m s 。1 o 0 2 1 压损p a1 0 0 02 0 0 3 0 0 一般耐热性较差，高温时选择耐热性能佳，般可达3 5 0 。c ， 耐热性 适当的滤布特殊设计可达5 0 0 对烟气化学成分变化适应性 好 差 脱除二恶英较好 差，存在二恶英再台成现象 耐酸碱性可选适当滤布好 动力费用略高 略低 操作维护费较高较低 使用年限a3 0 ( 进口滤袋3 5 a )3 0 西安建筑科技大学硕士学位论文 144 袋式除尘器与电除尘器在投资方面的比较 由以二几种行业常用的除尘装置情况可以看出目前最常用的除尘设备就是电 除尘器和袋式除尘器。许多发达国家3 0 年前已经经历了将电除尘器换为或改造为 袋式除尘器的阶段，这可能也是我国除尘技术发展的趋势。前小节已经结合不同 的行业就二者的技术特性做了定的比较，下面将两者在投资方面进行一些对比。 a 本体购价的比较除尘器的本体购价是决定选型的重要依据之一。在相同处 理风量情况下，电除尘器与普通袋式( 涤纶袋) 除尘器的主体价格之比为5 ：l 。电 除尘器除主体设备比较昂贵外，其辅助设备如高压变压器、低压开关柜和控制屏等 价格也比较高。而袋式除尘器的电控系统造价比较低。 b 土建投资的比较电除尘器主体要有钢结构框架、防雨盖和土建基础，还要 有配电室、电控室等辅助设施，土建投资很大。袋式除尘器不需要这些装置，士建 投资较小，有时甚至可以不考虑土建费用。 c 维修费用的比较袋式除尘器的易损件主要是布袋、振打锤、杆、喷嘴和链 条等，其中以布袋最为重要，每1 2 年更换一次，特殊情况下每半年就更换一次。 普通涤纶袋每条2 0 元，以处理风量为5 0 0 0 0 m3 的袋式除尘器为例袋数一般为1 5 0 2 5 0 条，按半年更换一次计算每年的换袋费用为6 0 0 0 1 0 0 0 0 元，如果一年换袋一 次每年的换袋费用为3 0 0 0 5 0 0 0 元。加上其它易损件，年维护费不超过1 5 0 0 0 元。 电除尘器易损件主要是沉淀极极板、联接线、分布板、振打锤、高压绝缘套管等， 极板和分布板每两年更换一次。以处理风量为5 0 0 0 0 m 3 的x y w 普通卧式电除尘器为 例，沉淀极1 3 排，电晕极1 2 排，每换一次极板需5 0 0 0 1 0 0 0 0 元。加上其它易损 件维修费，每年也需5 0 0 0 - - 1 0 0 0 0 元，与袋式除尘器相近。就四年的使用时间来看， 一次投资的费用加上维修费用，电除尘器仍比袋式除尘器高2 3 倍。 d 日常维修量的比较袋式除尘器的布袋( 普通涤纶袋) 每3 6 个月要换下来 清洗修补一次，时间再长就不能保证除尘效率。这样的维护工作既脏累又麻烦，还 要监护电机及反吹系统的运行状态。电除尘器没有清洗布袋那么麻烦，但每次停机 时需要钴入除尘器内部检查极板及振打机构情况，还要用压缩空气清扫在极板上振 打不落的积灰，也是很脏很热的。电除尘器每两个月小修一次，每半年或一年中修 一次，绝缘套筒、绝缘子每1 0 天擦洗一次。 e 设备安装和使用技术的比较袋式除尘器对设备安装和使用无特殊要求，只 要按照操作规程工作即可。而电除尘器的安装要求很严格，每排极板不平直度要小 于3 t u r n ，各极板之间距离公差3 m m ，各基础标高之差不应超过2 m m 。电除尘器的使 西安建筑科技火学硕士学位论文 用技术要求也很高，必须经过一定的技术培训掌握了设备的使用和维护技术之后方 可操作”1 。 通过比较可以看出，袋式除尘器不仅一次性投资小，而且只要运行维护合理， 滤判选择得当，延长滤袋使用寿命，运行费用并不很高。而且袋式除尘器的土建投 资小，安装使用要求也不高，只是清洗滤袋时工作量较大。总体来说，袋式除尘器 的经济性优于电除尘器。 由以上分析可见，虽然袋式除尘器有其自身的不足之处，但是随着环境标准的 进一步严格，其他除尘器慢慢达不到环保要求，或者为了达到高标准必须提高能耗、 增加成本，袋式除尘器渐渐成了最佳选择。而且，随着近几年来人们对袋式除尘器 重视程度的提高和研究力度的加大，袋式除尘器的些弊端正逐渐得到改善。袋式 除尘器在各行业中的应用程度正逐渐加大，并有逐渐代替其他一些高效除尘器的趋 势。对袋式除尘器的研究方兴未艾，这项工作必将对我国的环境保护事业产生重大 而深远的影响。 1 5 袋式除尘器 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”1 。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4 0 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3 0 年以来，随着新型滤科和脉冲反吹清灰技术的兴起，袋式除尘器得到了 。b 跃发展。以宝山钢铁公司为例，从一期工程至1 9 9 2 年，除尘器有多种形式，约 计1 5 0 台套，其中袋式除尘嚣占8 0 。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， 所用滤料有聚酯纤维、玻璃纤维、尼龙6 6 等多种，工作条件有的要求耐温高达2 5 0 ( 如石灰石车间) ，有的则必须在烟气含湿1 0 左右的条件下工作( 如钢锭模车 间) 。最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4 2 m x l 4 m 2 6 m ， 芪有滤袋2 2 4 0 条，过滤面积2 0 6 0 0 m 2 ，处理风量达l i 7 万商7 h ，装机功率3 7 0 0 k w ； 最小的袋式除尘器仅有6 条滤袋，处理风量仅为6 0 0 m 1 h 。无论大型或中小型，袋 滤器的除尘效率均可达9 8 以上1 。由以上宝钢的情况可以看出，袋式除尘器在 1 业除尘中占有重要地位。 西安建筑科技大学硕上学位论文 1 51 袋式除尘器的产生背景和发展历史 除尘器的作用就是将含尘气体中的粉尘颗粒从气体中分离出来。随着工业生产 的发展以及人们环境保护意识的提高，各种除尘技术被人们开发出来，各种除尘器 也就应运而生。 德国的b e t h 工厂在1 8 8 1 年就生产出了机械振动式袋式除尘器并获得了专利证 书，投入到商业化的生产。随着人类对环境质量与生存的认识不断加深以及技术进 步，袋式除尘器的过滤技术及清灰技术得以迅速发展和提高。目前袋式除尘器对工 业废气中微粒粉尘的控制，尤其是对高温冶炼和燃料燃烧生成的高活性微粒粉尘的 控制，从技术上己日趋成熟。国外袋式除尘器的技术发展概况见表1 3 。 表1 3 国外袋式除尘器的技术发展概况 时间 清灰技术滤袋材料备注 1 8 8 1 年 机械振动 德国专利。从此开始袋式除尘器的商业化生产 1 9 2 0 矩 反吹风 后又出现反吹风与机械振动相结合的清灰技术 逆喷型吹气h j m e r s e y 发明首次实现连续在线清灰，运行阻 1 9 5 4 芷 环 力稳定，过滤风速有了较大的提高 t v r e i n a n e r 发明。除尘器内部无运动部件，被 1 9 5 7 年 脉冲喷吹 认为是袋式除尘技术的一次革命 日本首先开发成功，同时美国也提出r j 、r f 、p n 1 9 6 2 芷 回转反吹等型号的系列产品，适用于中、小风量的废气处 理 2 0 世纪7 0 年代以后，袋式除尘器技术向大型化 发展，美、日、澳及欧洲等国家，结合大规模工 2 0 世纪7 0大型反吹风、 业生产。相继开发了大型袋式除尘器应用于燃煤 年代后大型脉冲 电站、干法水泥回转窑窑尾和电炉除尘，单台过 滤面积超过1 0 0 0 0 m 2 的不在少数 2 0 匿纪5 0 棉、毛纤维耐温 l m ) 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h q 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。 西安建筑科技大学硕士学位论文 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 j f 径大予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，如图巾2 甄元：。 d 扩散作用在气体分予的撞击作用下，小于l 舯的尘粒，特别是小r0 ，2 r n 的砭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 “j 从气流中分离出来，如图中3 所示，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 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，如图中4 所示，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见表1 4 。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。 表1 4 各种因素对捕集效应的影响 因素过滤速度 粉尘粒径 粉尘比重纤维直径纤维 崩应 加大加大增大减小数量加大 直接拦截无影响增加 无影响增加增加 惯性沉积增加增加增加增加增加 扩散沉积减少减少减少 增加增加 重力沉积减少增加增加无影响 无影响 静电沉积无影响减少无影蛹无影响无影响 两安建筑科技大学硕士学位论文 1 53 袋式除尘器的分类 袋式除尘器的分类方法多种多样，按照不同的分类依据有以f y l 种情况： a 按用途：通用的、专用的、粉尘和化学处理兼用的； b 按工况压力：负压( 吸入式) 和正压( 压入式) ： c 按滤袋形状分：剧袋、扁袋和特殊形状( 楔形、十字形和星形) ： d 按过滤方向分：内滤f d # l - 滤； e 按含尘气流进入除尘器位置分：上进风、下进风、综合进风； f 按分室情况分：单室和多室； g 按清灰时滤袋工况分：在线和离线； h 按清灰延续时间分：周期性和连续性清灰； i 按清灰控制指令分：定压差或定时控制进行清灰： j 按净化气体的温度分：常温和高温袋式除尘器。 k 按清灰方式分类：袋式除尘器在使用过程中的关键工序是清灰，这也是它们 的特点所在。袋式除尘器的性能主要表现在过滤和清灰两方面。以袋式除尘技术现 有水平，使过滤效果达到和优于环保标准不是难事，而将袋式除尘设备的阻力控制 在预定限度内贝4 相对较难。纵观袋式除尘系统出现的运行效果差的问题，绝大多数 都与清灰效果不好导致阻力上升有关。故“清灰”是关系到袋式除尘系统成败的决 定性因素1 。随着工况持续，集聚在滤袋表面上的粉尘将越积越多，相应就会增加 设备的运行阻力。为了保证系统的正常运行，除尘器阻力应维持在一定范围内，超 过此限定范围即应进行清灰“。清灰的基本要求是从滤袋上迅速而均匀地剥落沉积 的粉尘，同时又能保持一定的一次粉尘层，并且不损伤滤袋和消耗较少的动力。清 灰效果的优劣关系着除尘器的阻力、效率、滤材的使用寿命和除尘器的运行经济效 益等各种指标。所以，对于袋式除尘器，还是以清灰方式进行分类为好。国家标准 按清灰方式将袋式除尘器分为五大类；机械振动、分室反吹、喷嘴反吹、振动反畋 并用及脉冲喷吹等。国外资料中除这些之外还有扭转滤袋清灰、扭转加逆向反吹并 用、利用离心力清灰等等袋式除尘器。 1 5 4 几种常用袋式除尘器的结构及工作原理 最常见的袋式除尘器有三种： a 机械振打清灰袋式除尘器机械振打清灰袋式除尘器的清灰方式有从简单 西安建筑科技大学硕士学位论文 的人工振打清灰到机械振打与逆气流联合清灰等多种方式，基本构件包括外壳、滤 袋、灰斗和振打机构等，如图1 2 。 工作状态下，含尘气体由除尘器入口进入箱体，通过滤袋6 进行过滤， 粉尘被留