第7章 5 过滤式除尘装置 1

1、第五节,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：,?,袋式除尘器,?,纤维织物,?,颗粒层除尘器,?,砂、砾、焦碳等颗粒物,?,空气过滤器,?,滤纸或玻璃纤维,空气过滤器,袋式除尘器,颗粒层除尘器,1.,除尘器的除尘机理,包括过滤材料对尘粒的捕集和粉尘层对尘粒的捕集,?,主要捕集方式有：,惯性碰撞、截留，扩散、电沉积，,筛分,?,惯性碰撞、截留,?,扩散、电沉积,?,筛分,2.,袋式除尘器的优缺点及应用,?,主要优点有,：,（,1,）袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒,子的除尘效率较高，一般可达,99,以上；,（,2,）可以捕集多种,干性粉尘,，特

2、别是对于,高比电阻粉尘,；,（,3,）含尘气体浓度在相当大的范围内变化对袋式除尘器,的除尘效率和阻力影响不大；,（,4,）袋式除尘器可设计制造出适应不同气量要求的规格,型号。除尘器的,处理烟气量,可从每小时几立方米到几百,万立方米；,（,5,）袋式除尘器运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等,问题，操作和维护简单。,?,主要有以下缺点：,（,1,）主要受滤料的,耐高温,和耐腐蚀等性能所影响。,通常应用的滤料可耐250左右，如采用特别滤料处理,高温含尘烟气，将会增大投资费用；,（,2,）不适于净化含,粘结和吸湿性,强的粉尘且,湿度大,的,气体。用布袋式除尘器净化烟尘时的温度不能低于露点,温度，否则将

3、会产生结露，堵塞布袋滤料的孔隙；,（,3,）滤袋需经常更换，增大了维修量。,?,据统计，用袋式除尘器净化大于,17000m,3,h,的含尘烟气量,所需的投资费用要比电除尘器高。而用其净化小于,17000m,3,h,的含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。,因此，袋式除尘器与电除尘器具有互补性，电除尘器适合,处理大风量的场合，而袋式除尘器更适于中小风量的处理,?,应用,?,袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业,部门的尾气除尘,?,比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收,高比电阻粉尘,?,与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便,于综合利用,?,对于微细的干燥粉尘，采用袋式除

4、尘器捕集是适宜,?,随着过滤材料和清灰方式的改进，袋式除尘器更加适,应高温和大烟气量净化的需要，具有很好的发展前景,?,按滤袋形状分：,圆袋和扁袋除尘器,?,按进风口位置分：,下进风、上进风,?,按含尘气流进入滤袋的方向分,：,内滤式和外滤式,?,按除尘器内的压力分：,负压式和正压式,?,按清灰方式分：,机械振动式、气环反吹式、,脉冲喷吹式,3.,袋式除尘器的类型,?,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,?,粉尘因,截留、惯性碰撞、静电和扩,散,等作用，在滤袋表面形成粉尘层，,常称

5、为,粉层初层,?,粉尘初层,形成后，成为袋式除尘器,的主要过滤层，提高了除尘效率,4.,除尘器工作原理,?,新鲜滤料的除尘效率较低,?,粉尘初层,形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除,尘效率,?,随着粉尘在滤袋上积聚，,除尘效率不断提高,，但滤袋两侧的,压力差增大，,气体阻力也同时增加,?,除尘器压力损失过高，会使除尘系统的处理气体量显著下降，,因此除尘器阻力达到一定数值后，,要,及时清灰,?,清灰时不应破坏粉尘初层,注意：,可参见下页的袋式除尘器的分级效率曲线,袋式除尘器的分级效率曲线,5.,袋式除尘器除尘效率的主要影响因素,?,粉尘负荷,粉尘层厚度,?,过滤速度：,?,烟气实际体积

6、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。而,且一般来讲，,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，一般为,1.02.0m/min,F,(m/,min),60,Q,v,A,?,6.,袋式除尘器的除尘效率计算,?,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除尘效率,2,ns,ns,1,R,(0.1,)e,?,?,?,?,?,aw,C,P,P,C,C,7,1

7、.03,ns,1.5,10,exp12.7(1,e,),?,?,?,?,P,?,094,.,0,10,6,.,3,4,3,?,?,?,?,?,?,?,粉尘入口浓度，,粉尘出口浓度，,g/m,3,无量纲常数,表面过滤速度，,m/s,g/m,3,脱落浓度,（常数），,g/m,3,粉尘负荷，,g/m,2,2,C,ns,P,?,1,C,W,R,C,1,2,1,100%,c,c,c,?,?,?,?,通常取,C,R,=0.5mg/m,3,出口浓度：,除尘效率：,式中，,7.,袋式除尘器的压力损失计算,?,压力损失：,是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,?,通过洁

8、净滤料的压力损失，,100,130Pa;,?,通过粉尘层（,dust cake,）的压力损失；,?,两者均可以用达西定律表示,f,?,P,P,?,P,?,?,K,g,v,P,x,?,粉尘或滤料的渗透率（,permeability,），由实验测定,粉尘或滤料的厚度,K,x,f,P,P,P,P,?,?,?,?,?,?,渗透率,K,是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、,孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数,?,袋式除尘器压力损失,：,?,对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失,基,本上是一个常数，大约为,100,130Pa,?,通过,袋式除尘器的压力损失主要由,决定,?,在时间,t,内，沉积在滤袋

9、上的粉尘质量,m,可以表示为,:,f,?,P,P,?,P,f,g,P,g,f,P,f,P,?,?,?,?,?,?,?,x,x,P,P,P,K,K,?,?,?,?,C,t,A,m,?,?,?,?,?,滤袋的过滤面积,一烟气中粉尘浓度,A,C,?,令,，定义为颗粒层的,比阻力系数，,可查表,(,下页,),选取。,则,对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，,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,C,g,p,P,?,R,K,?,?,2,P,P,?,?,P,R,Ct,?,P,P,?,2,P,g,g,g,P,P,c,P,P,c,(,),?,?,?,?,x,Ct,Ct,P,K,

10、K,K,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,因此颗粒层厚度：,/,/,c,c,c,x,m,A,vCt,?,?,?,?,?,其中，,粉尘层的密度,?,粉尘层的压力损失：,常见工业粉尘的比阻力系数,?,袋式除尘器压力损失也可采用如下方法计算,:(,教材,P,391,),f,P,0,g,0,g,(,),(,),d,P,P,P,mR,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,0,80(1,),H,R,?,?,?,?,?,?,1,0,2,;,/,;,m,m,kg,m,R,?,?,?,?,?,式中，,滤布阻力系数，,粉尘负荷，,粉尘层平均阻力系数，,m/kg,。,m,Cvt,?,

11、?,2,2,30(1,),S,p,s,s,R,d,?,?,?,?,?,3,/,H,p,R,kg,m,d,m,?,?,?,?,?,?,?,S,s,、,滤布、粉尘层空隙率；,滤布纤维间孔的水力半径，,m,；,粉尘层平均密度，,；,粉尘比表面平均粒径，,。,/,min,v,m,?,过滤速度，,。,8.,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、机械强度大,?,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

12、的过滤速度，但必须及时清灰,?,(2),滤料种类,?,按滤料材质分,?,天然纤维（棉、毛、丝、麻）,棉毛织物，适于无腐蚀、,350,360K,以下气体,?,无机纤维（玻璃纤维、碳素纤维、金属纤维）,主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆,?,合成纤维（涤纶、锦纶、晴纶、维尼纶、氯纶、,丙纶、特氟纶,）,耐酸、耐热、耐磨等性能及一步提高，满足不同需,要，扩大除尘器的应用领域,?,我国研制的针刺尼性能良好；国外研制出耐,720K,高温的金属纤维毡，但价格昂贵，不便推广应用,?,按滤料结构分,?,滤布（编织物）,?,非织造滤料,?,热塑成型滤料,?,多孔陶瓷滤料,?,复合滤料,滤料新发展：,高

13、温滤料、防静电滤料、耐强酸强碱的,特种滤料、防水滤料等,各种滤料性能,滤料名称,直径,/,m,耐温性能,/K,吸水率,/,耐酸性,耐碱性,强度,长期,最高,棉织物（植,物短纤维）,10,20,348,358,368,8,很差,稍好,1,蚕丝（动物,长纤维）,18,353,363,373,16,22,羊毛（动物,短纤维）,5,15,353,363,373,10,15,稍好,很差,0.4,尼龙,348,358,368,4.0,4.5,稍好,好,2.5,奥纶,398,408,423,6,好,差,1.6,涤纶（聚脂）,413,433,6.5,好,差,1.6,玻璃纤维,（用硅酮树,脂处理）,5,8,52

14、3,4.0,好,差,1,芳香族聚酰,胺（诺梅克,斯）,493,533,4.5,5.0,差,好,2.5,聚四氟乙烯,493,523,0,很好,很好,2.5,?,滤袋的排列,有三角形排列和正方形排列。,三角形排列,占地面积小，但检修不便，对空气流通,也不利，不常采用。,正方形排列较常采用：,当滤袋的直径为,150mm,时，间距选取,180,190mm,；,直径为,210mm,时，间距选取,256,280mm,；,直径为,230mm,时，间距选取,280,300mm,。,（,3,）滤袋的排列和间距,?,为了便于安装和检修，当滤袋较多时，可将滤袋分成,若干组，最多可由,6,列组成一组。,?,每组之间留

15、有,400mm,宽的检修人行道，边排滤袋和壳体,距离也应留有,200mm,宽的检修人行道。,9.,袋式除尘器的清灰方式,?,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,?,常用的清灰方式有三种,?,机械振动清灰,?,逆气流（反吹）清灰,?,脉冲喷吹清灰,?,（,1,）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,?,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,清,洁,气,体出口,灰斗,滤袋,清,洁,气,体一侧,含,尘,气,体

16、入口,固,定,孔,板,典型机械振动式布袋除尘器,?,（,2,）逆气流,(,反吹,),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,?,（,3,）脉冲喷吹清灰,?,利用,4,7atm,的压缩空气反吹，,压缩空气的脉冲产生冲击波，,使滤袋振动，粉尘层脱落,?,必须选择适当压力的压缩空气,和适当的脉冲持续时间,（通常,为,0.1,一,0.2s,）,?,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，通常为,60s,?,过滤

17、风速一般为,2.0,4.0m/min,?,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,?,（,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,10.,袋式除尘器的选择、设计,?,部分粉尘的清灰方式和滤布种类,应用,气布比,主要清灰方式,主要滤布种类,粉尘,粒径,密度,谷物加工,12,14,RA,F,大,低,石灰石（采石场）,6,8,PJ

18、,F,大,中,氧化铅,1.5,2,S,W,小,高,煤飞灰（采暖锅炉）,2,3,RA,W,小,中,煤飞灰（工业锅炉）,4,5,PJ,W/F,中,中,水泥（窑炉）,2,3,RA,W,中,中,注：,RA,空气反吹；,PJ,脉冲喷吹；,S,振打清灰；,F,毡制；,W,纺织,2,）计算过滤面积,过滤气速,v,是最重要的设计和操作指标之一，必须,合理选择。一般情况下的过滤气速归纳如下：,?,简易清灰,:,v,F,= 0.20,0.75m/min,?,机械振动清灰,:,v,F,= 1.0,2.0m/min,?,逆气流反吹清灰,:,v,F,= 0.5,2.0m/min,?,脉冲喷吹清灰,:,v,F,= 2.0

19、,4.0m/min,F,60,?,Q,A,v,3,）除尘器设计,?,工程上多,选择定型设备，即根据处理风量和总,过滤面积，查表选定其型号规格。,?,自行设计时，主要有以下内容：,?,确定滤袋尺寸,:,直径,d,一般取,200300mm,最大不超过,600mm,长度,L,一般为,2,6m,，最长,12m,。,?,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,?,设计基本流程,?,选择除尘器类型：,根据除尘效率的要求而定,?,选择滤料：,与温度和气体与

20、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,（烟气实际体积流量与滤布面积）,?,计算实际穿透率和除尘效率,?,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,第六节,除尘器选择与发展,?,1,除尘器的比较,除尘器名称,全效率,/,不同粒径（,m,）时的分级效率,/,0,5,5,10,10,20,10,44,44,带挡板的沉降室,58.6,7.5,22,43,80,90,普通的旋风除尘器,65.3,12,33,57,82,91,长锥体旋风除尘器,84.2,40,79,92,99.5,100,喷淋塔,94.5,72,96,98,100,100,电除尘器,97

21、.0,90,94.5,97,99.5,100,文丘里除尘器,（,P,7.5kPa,）,99.5,99,99.5,100,100,100,袋式除尘器,99.7,99.5,100,100,100,100,2,除尘器的合理选择：,选择除尘器必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力,损失、一次投资、维修管理等，其中最主要是除尘效率。,要特别注意以下问题：,（,1,）,选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度,（,2,）粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响,?,粘性大的粉尘不宜采用干法除尘；,?,比电阻过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；,?,纤维性和憎水性粉尘不宜采用湿法除尘；,?,不同类型除尘器对

22、不同粒径粉尘的除尘效率有很大区别，,应根据捕集粉尘的粒径分布和除尘要求选择合适的除尘器。,（,3,）气体的含尘浓度,?,气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘,器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒,（,4,）气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑,的因素,?,高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器,?,烟气中同时含有,SO,2,、,NO,等气态污染物，可以考虑采,用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题,（,5,）选择湿式除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理,问题,泥浆的处理,（,6,）其他考虑因素,?,设备的位置，可利用的空间，环境条件,?,设备的一次性投资,（设备、安装和工程等）以,

23、及操作和维修费用,设备类型,投资费用,/%,运行费用,/%,高效旋风除尘器,100,100,袋式除尘器,250,250,电除尘器,450,150,塔式洗涤器,270,260,文丘里洗涤器,220,500,3,除尘设备的发展趋势,（,1,）除尘设备趋向高效率,（,2,）发展处理大烟气量的除尘设备,（,3,）着重研究提高现有高效除尘器的性能,（,4,）发展新型除尘设备,?,宽间距或脉冲高压电除尘器,?,环形喷吹袋式除尘器,?,顺气流喷吹袋式除尘器,?,带电水滴湿式洗涤器,?,带电袋式除尘器等,（,5,）重视除尘机理及理论方面的研究,本讲小结,1,过滤式除尘器类型：,空气过滤器、袋式除尘器、,颗粒层

24、除尘器,2,袋式除尘器的工作原理：,含尘气体进入除尘器后，大颗粒因小于滤网孔径被筛下；中,等颗粒因惯性碰撞、拦截作用被阻留在滤布上；并逐渐形成粉尘,层，细小的颗粒由于静电和扩散作用和粉尘层的阻留，也被捕集,下来。定期清灰以保证除尘器的良好工作状态，收下的粉尘从集,灰斗排出。,3,袋式除尘器的主要优缺点及应用,优点：,除尘效率高，,结构简单、投资省，,性能稳定可靠、操作简,单,，,适于不同风量处理，对于处理风量不大的干燥粉尘效果最好。,缺点：,不适于高温、高湿的气体，滤袋需经常更换，维修量大,应用：,袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门,的尾气除尘,?,比电除尘器结构简单、投资省、

25、运行稳定，可以回收高比,电阻粉尘,?,与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综,合利用,?,对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜,?,随着过滤材料和清灰方式的改进，袋式除尘器更加适应高,温和大烟气量净化的需要，具有很好的发展前景,5,袋式除尘器的压力损失,4,袋式除尘器的除尘效率,2,ns,ns,1,R,(0.1,)e,?,?,?,?,?,aw,C,P,P,C,C,7,1.03,ns,1.5,10,exp12.7(1,e,),?,?,?,?,P,?,094,.,0,10,6,.,3,4,3,?,?,?,?,?,?,?,1,2,1,100%,c,c,c,?,?,?,?,除尘效率

26、：,出口浓度：,f,g,P,g,f,P,f,P,?,?,?,?,?,?,?,x,x,P,P,P,K,K,?,?,?,?,达西方程：,粉尘层的压力损失可简化为：,2,P,P,?,?,P,R,Ct,?,滤料的压力损失,基本上是一个常数，,100,130Pa,f,P,?,f,P,0,g,0,g,(,),(,),d,P,P,P,mR,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,或,6,对滤料的要求及分类,7,袋式除尘器的清灰方式,8,袋式除尘器的选择、设计,设计基本流程：,?,选择,除尘器类型：根据除尘效率而定,?,选择滤料：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（烟气实际