第7章 过滤式除尘.ppt

第7章过滤式除尘 教学内容 7 1袋式除尘器的除尘原理7 2袋式除尘器的滤料和结构形式7 3袋式除尘器的选型 设计和应用7 4颗粒层除尘器教学重点 理解袋式除尘器的除尘原理袋式除尘器的选型与设计 第7章过滤式除尘 使含尘气流通过过滤材料或滤层将粉尘分离捕集的装置就过滤材料来分以织物为滤料的表面过滤器以填料层 玻璃纤维 硅砂 煤粒等 作滤材的内部过滤器 7 1袋式除尘器的工作原理 袋式除尘器是将棉 毛或人造纤维等材料加工成织物作为滤料 制成滤袋对含尘气体进行过滤 滤料本身的网孔较大 约20 50 m 绒布约5 10 m 却能除去粒径1 m以下的颗粒 除尘效率很高 7 1袋式除尘器的工作原理 7 1袋式除尘器的工作原理 含尘气流从下部进入圆筒形滤袋 在通过滤料的孔隙时 粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘 可在机械振动的作用下从滤料表面脱落 落入灰斗中 1 袋式除尘器的工作原理 其机理涉及筛滤 惯性碰撞 拦截 扩散 静电 重力沉降 对于1 m以上的尘粒 主要靠惯性碰撞 而小于1 m的尘粒 其除尘机理主要是扩散作用 1 筛滤作用 当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时 粉尘即被截留下来 由于新滤布孔隙远大于粉尘粒径 所以阻留作用很小 但当滤布表面积沉积大量粉尘后 阻留作用就显著增大 1 袋式除尘器的工作原理 筛滤作用机理示意图 气流流线 粒子 筛分 已收集粒子 1 袋式除尘器的工作原理 2 惯性碰撞 当含尘气流接近过滤纤维时 气流将绕过纤维 而尘粒由于惯性作用继续直线前进 撞击到纤维上即会被捕集 这种惯性碰撞作用 随粉尘粒径及流速的增大而增强 3 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 1 袋式除尘器的工作原理 拦截 惯性碰撞作用机理示意图 气流流线 粒子 靶 拦截 惯性碰撞 1 袋式除尘器的工作原理 4 扩散作用 小于1 m的尘粒 特别是小于0 2 m的亚微米粒子 在气体分子的撞击下像气体分子一样做布朗运动 如果在运动中和纤维接触 即可从气流中分离出来 布朗运动引起 它随气速的降低 纤维和粉尘的直径的减小而增强小于1 m的尘粒 其除尘机理主要是扩散作用 1 袋式除尘器的工作原理 扩散 电沉积作用示意图 靶 粒子 气流流线 电沉积 扩散 1 袋式除尘器的工作原理 5 静电作用 一般粉尘和滤料都可能带有电荷 当二者带有电荷相反时 粉尘易于被吸附在滤料上 有利于提高除尘效率 但粉尘却难以清除下来 6 重力沉降作用 当气流进入除尘器中 粒径和密度较大的尘粒 可能因为重力作用而自然沉降下来 2 袋式除尘器的除尘过程 滤布的除尘过程 含尘气体通过滤袋 过一段时间后 表面积聚了一层粉尘层 称为粉尘初层 在以后的运行中 粉尘初层成了主要过滤层 滤布只起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用 由于粉尘初层的影响 网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率 2 袋式除尘器的除尘过程 滤布的除尘过程 随着滤料上粉尘的积聚 除尘效率和压力损失都相应增加 当滤料两侧压差很大时会把已附着在滤料上的细尘挤压过去 使效率降低 另外 阻力过高 处理风量显著下降 影响排放效果 故除尘器应控制一定的阻力 及时清灰 但不能破坏粉尘初层 2 袋式除尘器的除尘过程 含尘气流 滤料 形成粉尘初层 过滤 清灰 保持初层 3 袋式除尘器除尘效率的影响因素 1 滤布及粉尘层的影响积尘厚度的影响 对于效率而言 积尘后 正常工作 振打后 清洁滤料清洁滤料的影响粒径大小 dp 0 3 m的粒子效率较低 因为恰是惯性碰撞与拦截捕集作用的下限 扩散的上限 2 滤布结构与性质的影响滤布结构与性质不同 效率也不同 绒布的效率大于素布的效率 长绒的大于短绒的 袋式除尘器的分级效率曲线 3 袋式除尘器除尘效率的影响因素 3 过滤速度 Vf 的影响定义 气体通过滤料的平均速度 单位为cm s或m min过滤速度Vf的计算公式 工程上常用比负荷qF 它指1m2滤布每小时通过的气体量 单位为m3 气体 m2 滤布 式中 Q 处理气量 m3 hA 滤布总面积 m2 3 袋式除尘器除尘效率的影响因素 3 过滤速度 Vf 的影响过滤速度是一个重要的技术经济指标 一般选用范围为0 2 6m min 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和耗电量却会加大 3 袋式除尘器除尘效率的影响因素 3 过滤速度 Vf 的影响一般来讲 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实践表明 过滤粗粉尘 vf为2m min为宜 过滤细粉尘 过滤速度取较小值 0 6 1 0m min 4 袋式除尘器的压力损失 压力损失 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除尘器的压力损失 P包括清洁滤料的压力损失 P0和过滤层的压力损失 Pd二者组成的 气体粘度 Pa s 总阻力系数 m 1 0 清洁滤料的阻力系数 m 1 Vf 过滤速度 m s m 滤料上的粉尘负荷 kg m2 粉尘层平均比阻力 m kg 由上式可知 压力损失与过滤速度和空气粘度成正比 与气体密度无关 4 袋式除尘器的压力损失 清洁滤料的阻力 P0很小 一般可忽略 其阻力系数 0在107 108 m 1 过滤层的压力损失 Pd则受滤布特性的影响 粉尘层平均比阻力 1010 1011m kg 粉尘负荷m 0 1 0 3kg m2 粉尘层平均比阻力 随粉尘负荷和滤料特性不同而变化 4 袋式除尘器的压力损失 假设除尘器进口含尘浓度为Ci kg m3 出口处粉尘浓度忽略不计 过滤时间为t s 则滤布上积存的粉尘负荷为 t秒后粉尘层的压力损失为 给定 Pd 则可求最大清灰周期 4 袋式除尘器的压力损失 袋式除尘器的压力损失一般控制在800 1500Pa 当除尘器的阻力达到预定值时 需对滤袋清灰 入口含尘浓度大 清灰时间变短 清灰次数增加 滤料寿命缩短 滤袋清灰后 不能恢复到初始阻力值 两者的差值为残留阻力 应保护的粉尘初层的阻力 一般情况下残留阻力约为700 1000Pa左右 4 袋式除尘器的压力损失 粉尘的比阻力系数 7 2袋式除尘器的滤料和结构型式 1 袋式除尘器的滤料 1 对滤料的要求容尘量大 吸湿性小 效率高 阻力低使用寿命长 耐温 耐磨 耐腐蚀 机械强度表面光滑的滤料容尘量小 清灰方便 适用于含尘浓度低 粘性大的粉尘 采用的过滤速度不宜过高表面起毛 绒 的滤料容尘量大 粉尘能深入滤料内部 可以采用较高的过滤速度 但清灰周期短 必须及时清灰 1 袋式除尘器的滤料 2 滤料种类按滤料材质分天然纤维棉毛织物 适于无腐蚀 80 90 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 扩大除尘器的应用领域常用的滤料有208或901涤轮绒布 使用温度一般不超过120 经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋 使用温度一般不超过250 棉毛织物一般适用于没有腐蚀性 温度在80 90 以下含尘气体 1 袋式除尘器的滤料 袋式除尘器的滤料一般根据含尘气体的性质 粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择 选择时应遵循以下原则 滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求 如气体和粉尘的温度 酸碱度及有无爆炸危险等 在上述前提下 应尽可能选择使用寿命长的滤料 这是因为使用寿命长不仅能节省运行费用 而且可以满足气体长期达标排放的要求 选择滤料时应对各种滤料排序比较 不应该用一种所谓 好 滤料去适应各种工况场合 在气体性质 粉尘性质和清灰方式中 应抓住主要影响因素选择滤料 如高温气体 易燃粉尘等 选择滤料应对各种因素进行经济对比 根据粉尘气体性质选择滤料 气体温度含尘气体温度是滤料选用中的重要因素 通常把小于130 的含尘气体称为常温气体 大于130 的含尘气体称为高温气体 所以可将滤料分为两大类 即低于130 的常温滤料及高于130 的高温滤料 因此 应根据烟气温度选用合适的滤料 滤料的耐温有 连续长期使用温度 及 瞬间短期温度 两种 连续长期使用温度 是指滤料可以适用的 连续运转的长期温度 应以此温度来选用滤料 瞬间短期温度 是指滤料所处每天不允许超过10min的最高温度 时间过长 滤料就会老化或软化变形 根据粉尘气体性质选择滤料 气体湿度含尘气体按相对湿度分为三种状态 相对湿度在30 以下时为干燥气体 相对湿度在30 80 之间为一般状态 气体相对湿度在80 以上即为高湿气体 对于高湿气体 又处于高温状态时 特别是含尘气体中含有SO3时 气体冷却会产生结露现象 这不仅会使滤袋表面结垢 堵塞 而且会腐蚀结构材料 因此需特别注意 根据粉尘气体性质选择滤料 对于含湿气体在选择滤料时应注意以下几点 含湿气体使滤袋表面捕集的粉尘润湿粘结 尤其对吸水性 潮解性和湿润性粉尘 会引起糊袋 因此 应选用锦纶与玻璃纤维等表面滑爽 长纤维 易清灰的滤料 并宜对滤料使用硅油 碳氟树脂做浸渍处理 或在滤料表面使用丙烯酸 聚四氟乙烯等物质进行处理 当高温和高湿同时存在时会影响滤料的耐温性 尤其对于锦纶 涤纶 亚酰胺等水解稳定性差的材质更是如此 应尽可能避免 对含湿气体在除尘滤袋设计时宜采用圆形滤袋 尽量不采用形状复杂 布置十分紧凑的扁滤袋和菱形滤袋 除尘器含尘气体入口温度应高于气体露点温度 根据粉尘气体性质选择滤料 气体的化学性质在各种炉窑废气和化工废气中 常含有酸 碱 氧化剂 有机溶剂等多种化学成分 而且往往受温度 湿度等多种因素的交叉影响 因此 选择滤料应考虑周全 涤纶纤维在常温下具有良好的力学性能和耐酸碱性 但它对水 气十分敏感 容易发生水解作用 使强力大幅度下降 为此 涤纶纤维在干燥烟气中 其长期运转温度小于130 但在高水分烟气中 其长期运转温度只能降到60 80 根据粉尘气体性质选择滤料 气体的化学性质诺梅克斯纤维具有良好耐温 耐化学性 但在高水分烟气中 其耐温将由204 降低到150 诺梅克斯纤维比涤纶纤维具有较好的耐温性 但在高温条件下 耐化学性差一些 聚苯硫醚纤维具有耐高温和耐酸碱腐蚀的良好性能 适用于燃煤烟气除尘 但抗氧化的能力较差 聚酰亚胺虽可以弥补其不足 但水解稳定性又不理想 作为 塑料王 的聚四氟乙烯纤维具有最佳的耐化学性 但价格较贵 1 袋式除尘器的滤料 2 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 容尘量小 易于清灰 1 按滤袋形状可分为圆筒形或扁形圆袋应用较广 直径一般为120 300mm 最大不超过600mm 袋长度一般为2 6m 有的长达12m以上 袋长与直径之比一般取16 40 其取值与清灰方式有关 对于大中小型袋式除尘器 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 扁袋的断面形状有楔形 梯形和矩形等 其特点是单位容积过滤面积大 占地面积小 布置紧凑 2 袋式除尘器的结构型式 2 按进气方式可分为上进式和下进式两种方式上进气的特点是粉尘的沉降速度与气速向重叠 粉尘在袋内迁移距离较下进气远 能在滤袋上层形成均匀的粉尘层 过滤性能良好 但因配气室在壳体上部 将使除尘器高度增大 并由于上部增加了一块花板 不仅提高了造价 且不易调整滤袋张力 此外 上进气方式还会使灰斗滞积空气 增加了结露的可能 2 袋式除尘器的结构型式 2 袋式除尘器的结构型式 2 按进气方式可分为上进式和下进式两种方式采用下进气方式 粗尘粒可直接沉降于灰斗中 只是小于3um的细尘接触滤袋 滤袋磨损较小 这种进气方式中 只需一块花板 滤袋安装于调整容易 降低了清灰效果 与上进气相比 下进气式设计合理 结构简单 造价便宜 因而应用较多 2 袋式除尘器的结构型式 3 按过滤方式可分为内滤式和外滤式两种方式内滤式是使含尘气体流入滤袋内部 粉尘被截留于滤袋内表面 净气穿过滤袋逸至袋外 采用外滤时 粉尘被截留于滤袋外表面 净气由袋内排走 外滤式的滤袋内部通常设有支架 滤袋易磨损 维修困难 2 袋式除尘器的结构型式 2 袋式除尘器的结构型式 4 按清灰方式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 通常可分为简易清灰机械清灰气流清灰逆气流清灰脉冲喷吹清灰 4 按清灰方式 简易清灰主要依靠粉尘自重或风机启 停时滤袋的变形而自由脱落的 也有使用人工定期拍打和手控机构抖动的 不适宜净化含尘浓度过高的气体 进口浓度通常不超过2 5g m3 滤袋直径为100 400mm 袋长2 6m 滤袋间距40 60mm 各滤袋组之间留有一定宽度的通道 以便检查布袋漏泄情况和及时更换布袋 2 袋式除尘器的结构型式 4 按清灰方式 简易清灰简易清灰除尘器过滤风速一般取0 2 0 75m min 压损约为600 700Pa 滤尘效率为99 左右 简易清灰式袋式除尘器结构简单 投资省 但其本体体积庞大和操作条件差 故应用较少 2 袋式除尘器的结构型式 人工振打袋式除尘器示意图 2 袋式除尘器的结构型式 机械振动清灰利用机械传动使滤袋振动 将沉积在滤布上的粉尘抖落如灰斗中 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 2 袋式除尘器的结构型式 机械振动清灰机械振动清灰大致有三种方式 滤袋水平摆动方式 分为上部摆动和腰部摆动滤袋沿垂直方向振动的方式 可采用定期提升滤袋框架的办法 也可采用偏心轮振打框架的方式利用机械转动定期将滤袋扭转一定角度 使沉积于袋上的粉尘层破碎而落入灰斗 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 2 袋式除尘器的结构型式 2 袋式除尘器的结构型式 气流清灰利用反吹空气从相反方向通过滤袋和粉尘层 使粉尘从滤袋上脱落 采用气流清灰时 滤袋内必须有支撑结构 如撑环或网架 避免把滤袋压扁 气流清灰又分为下列几种 逆气流清灰脉冲喷吹清灰 2 袋式除尘器的结构型式 a 逆气流清灰过滤风速一般为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 2 袋式除尘器的结构型式 2 袋式除尘器的结构型式 b 脉冲喷吹清灰滤尘过程 含尘气体由下锥体引入除尘器 粉尘截留在滤袋外表面 透过滤袋的干净气体经文氏管进入箱体 从出气管排出清灰过程 由控制仪表定期控制脉冲阀的开启 使气包中的压缩空气通过脉冲阀经吹气管上的小孔喷出 通过文氏管诱导数倍于一次风周围的空气吹入滤袋 造成滤袋内瞬时正压 滤袋及袋内空间急剧膨胀 加上气流的反向作用 可抖落滤袋外表面的粉尘层 落入下部灰斗中 2 袋式除尘器的结构型式 b 脉冲喷吹清灰每清灰一次 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 通常为60s 每次脉冲持续时间为0 1 0 2s优点 清灰过程不中断滤袋工作 清灰时间间隔短 过滤风速高 净化效率在99 以上 压力损失在1200 1500Pa左右过滤负荷高 滤布磨损小 2 袋式除尘器的结构型式 b 脉冲喷吹清灰缺点 需要 6 8 105Pa的压缩空气作为清灰动力 清灰用的脉冲控制仪复杂 对浓度高 潮湿的含尘气体净化效果较差 典型脉冲喷灰式布袋除尘器 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 1 选择与设计 1 选定除尘器型式 滤料及清灰方式根据对除尘效率的要求 厂房面积 投资和设备定货的情况等 选定除尘器类型根据含尘气体特性 选择合适的滤料根据除尘器型式 滤料种类 气体含尘浓度 允许的压力损失等便可初步确定清灰方式 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 1 选择与设计清灰方式 注 RA 空气反吹 PJ 脉冲喷吹 S 振打清灰 F 毡制 W 纺织 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 1 选择与设计 2 计算过滤面积 一般情况下的过滤气速归纳如下 简易清灰 vF 0 20 0 75m min机械振动清灰 vF 1 0 2 0m min逆气流反吹清灰 vF 0 5 2 0m min脉冲喷吹清灰 vF 2 0 4 0m min 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 3 除尘器设计根据处理风量和总过滤面积选择除尘器的型号 自行设计的主要步骤如下确定滤袋尺寸 直径d和高度l计算每条滤袋面积 a dl计算滤袋条数 n A a在滤袋条数多时 根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组 每组内相邻两滤袋之间的净距一般取50 70mm壳体的设计清灰机构的设计与清灰制度的确定粉尘的输送 回收及综合利用系统的设计 例已知一水泥磨的废气量Q 6120m3 h 含尘浓度50g m3 气体温度为100 若该地区粉尘排放浓度标准为150mg Nm3 试设计该设备的袋式除尘系统 忽略流体在系统中的温度变化 解 1 预除尘器的选型由于磨机废气含尘浓度很大 考虑采用二级收尘系统 第一级选用CLG多管旋风收尘器 考虑到管道漏风 假设其漏风率为10 则旋风除尘器的处理风量为Q1 6120 1 1 6732m3 h查设计手册 选取CLG 12 2 5X型多管旋风除尘器 在正常工作时 其工作和性能参数为 除尘效率 80 90 阻力损失 P约为670Pa 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 2 袋式除尘器的选型设计a 处理风量的确定考虑从旋风除尘器到袋式除尘器的管道漏风率为10 则进入袋式除尘器的风量为Q2 Q1 1 1 6732 1 1 7405m3 hb 入口含尘浓度的确定设旋风除尘器的除尘效率为80 则袋式除尘器的入口气体含尘浓度为Ci CQ 1 Q2 50 6102 1 0 8 7405 8 26g m3c 计算滤袋总过滤面积由于水泥磨废气温度及湿度相对较高 滤料选用 208 工业涤纶绒布 初步考虑采用回转反吹清灰 由于温度 湿度及滤料的影响 过滤风速选择1 2m min 则滤袋总过滤面积为A Q 60vF 7405 60 1 2 102 8m2 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 d 确定袋式除尘器型号 规格查设计手册及产品样品 初步确定采用72ZC200回转反吹扁袋除尘器 其基本工作及性能参数为 公称过滤面积110m2 过滤风速1 0 1 5m min 处理风量 6600 9900m3 滤袋数量72个 本体总高6030mm 筒体直径2530mm 入口含尘浓度 15g m3 正常工作时阻力损失 P约780 1270Pa 除尘效率 99 e 计算袋式除尘器正常工作时的粉尘排放浓度工况排放浓度为C Cj 1 8 26 1 0 99 0 0826g m3 82 6mg m3折算为标准状态的排放浓度CN为CN CT TN 82 6 273 15 100 273 15 112 8mg Nm3显然 该除尘系统满足当地大气污染粉尘排放浓度 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 2 应用袋式除尘器除尘效率高 可达99 以上 与电除尘器相比 附属设备少 投资省 技术要求较低 而且能捕集因比电阻过高或过低而电除尘器难以回收的粉尘 与文丘里洗涤器相比 动力消耗少 无泥浆处理等问题 其性能稳定可靠 对负荷变化适应性好 运行管理简便 特别适宜捕集细微而干燥的粉尘 所收干尘便于处理和回收利用 7 3袋式除尘器的选择 设计和应用 2 应用袋式除尘器不适于净化含有油雾 水雾及粘结性强的粉尘 也不适用于净化有爆炸危险或带有火花的含尘气体 用于处理相对湿度高的含尘气体时 应采取保温措施 特别是冬天 以免因结露而造成 糊袋 当用于净化腐蚀性气体时 应选用适宜的耐腐蚀滤料 用于处理高温烟气时 应采取降温措施 将烟温降到滤料长期运转所能承受的温度以下 并尽可能采用耐高温的滤料 当入口粉尘浓度过高时 宜设置预净化装置 袋式除尘器占地面积较大 更换滤袋和检修不太方便 7 4颗粒层除尘器 颗粒层除尘器是利用颗粒状物料 如硅石 砾石 焦炭等 作填料层的一种内部过滤式除尘装置颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似 主要靠惯性碰撞 截留及扩散作用等过滤效率随颗粒层厚度及其上面的粉尘层厚度的增加而提高 压力损失也随之增高 7 4颗粒层除尘器 颗粒层过滤器的特点优点是适于净化高温 易磨损 易腐蚀 易燃易爆的含尘气体 其过滤能力不受灰尘比电阻的影响 除尘效