袋式除尘器设计参数的选择和计算方法

摘要：提出了确定除尘器设计参数的计算方法，包括滤袋的选择、过滤速度、过滤面积、清灰方式等，分析了这些参数对袋式除尘器长期稳定而有效运行的重要性，为正确设计和使用维护袋式除尘器提供了依据。
　
　　砖瓦生产粉尘污染较重，通风除尘是砖瓦生产中的重要环节，它对确保生产环境洁净，保护生产者身心健康具有重要意义。袋式除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤材料将含尘气体中的粉尘滤出的除尘设备。它不仅对粉尘有很好的捕集效果，而且辅以必要的措施还可以处理一些有毒有害的气体，因而在砖瓦工业中得到了广泛的应用，已成为防止大气污染、改善劳动条件、回收有用物料以及保护机电设备等方面的有效装置。但是通过调查也发现，有些袋式除尘器的应用效果不够理想， 如粉尘排放浓度超标、设备阻力过大、维护任务繁重；有的装置使用不久就弃而不用，更为严重的是有些袋式除尘器还曾发生过爆炸事故。通过分析，认为只有针对不同的具体情况，正确地设计袋式除尘器，选择合理的设计参数，方可取得高效、低耗、安全可靠的运行效果。袋式除尘器比较重要的设计参数包括滤袋选择、过滤速度、过滤面积、清灰方法等，下面就这些设计参数的选择计算方法做一些分析。
1　袋式除尘器的类型和原理
　　根据过滤机理，可将袋式除尘器分为表层过滤器和深层过滤器。
1.1　表层过滤
　　表层过滤的机理十分简单，即采用孔径比所需捕集颗粒粒径小的薄层过滤介质来捕集颗粒。表层过滤介质属于编织的单层结构，因此，虽然过滤介质的孔径比所需捕集的粉尘的粒径要小，但是当空气携带粉尘通过过滤介质时，粉尘颗粒易在过滤介质的小孔上搭桥，从而使过滤介质的孔径变小。随着捕集的粉尘量增加，过滤介质表面的粉饼起到过滤介质的作用，而过滤介质本身仅仅充当粉饼的支架。粉饼的平均孔径比所要捕集的粉尘粒径小，因而可将混合气流中的粉尘捕集下来。“表层过滤”即因粉尘微粒被收集在逐渐增厚的粉饼外表面上而得名。过滤介质通常是棉布，也可以是纸张、有孔金属膜或砂层。当混合气流通过过滤介质时，其中的粉尘沉积在过滤介质表面上形成滤饼，此时，真正起过滤作用的是滤饼（又称初粘层）。在表层过滤中，混合气流通过过滤介质的平均速率称为表观速率。它对袋式除尘器的除尘性能、结构及运行经济性十分重要。如果表观速率低，则除尘效率高，但如果表观速率太低，则所需的过滤面积过大，增加了袋子的数目和尺寸。如果表观速率较高，则除尘器结构紧凑，造价较低。
1.2　深层过滤
　　深层过滤机理在日常生活中的一个典型例子是过滤嘴香烟，用过即扔。所谓深层过滤，即在粉尘的捕集过程中，整个过滤介质均起捕集作用，而不像表层过滤那样，过滤主要依靠过滤介质表面所形成的初粘层。深层过滤介质的纤维随意定向，因此，当携带着粉尘粒子的混合气流流向该纤维体时，必须绕过纤维。由于混合气流中的粉尘粒子比空气重，在惯性力的作用下，粉尘粒子必将与纤维发生碰撞，从而从混合气流中分离出来。在深层过滤中，通常称混合气流通过过滤介质的平均速率为气布比。无论是表层过滤还是深层过滤，粉尘的捕集都离不开扩散、碰撞、拦截等作用。
1.3　脉冲反吹式布袋除尘器
　　袋式除尘器按清灰方式的不同可分为振动式、气环反吹式、脉冲式、声波式及复合式等5种类型。其中脉冲反吹式根据反吹空气压力的不同又可分为高压脉冲反吹式和低压脉冲反吹式两种。脉冲反吹式布袋除尘器由于其脉冲喷吹强度和频率可进行调节，清灰效果好，是目前世界上最为广泛应用的除尘装置，原理图见图1。含尘气体从袋式除尘器入口进入后，由导流管进入各单元室，在导流装置的作用下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流均匀进入各仓室过滤区，过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、提升阀、排风管排出。随着过滤工况的进行，当滤袋表面上的积尘达到一定厚度时，由清灰控制装置（差压或定时、手动控制）按设定程序关闭提升阀，控制当前单元离线，并打开电磁脉冲阀喷吹，抖落滤袋上的粉尘。落入灰斗中的粉尘经由卸灰阀排出后，利用输灰系统送出。
2　滤袋的选择
　　滤布必须有合适的孔隙，允许空气顺利通过而阻挡细小的粉尘进入滤布内部。细小颗粒的粉尘一旦进入滤布内部，就无法将其清除，造成滤布透气性能大大下降，除尘阻力增大，甚至滤袋无法再使用。这也是为什么除尘器滤袋纤维直径要求较细、滤布较密实的原因。虽然细纤维制成的滤布价格较高，刚开始使用时过滤阻力较大，但在整个使用期比较稳定，使用寿命长。当然，现在已有了防止粉尘进入滤布内部而透气性能又不降低的新型材料，比如在滤袋与粉尘接触表面喷涂或覆盖一层超薄氟化树脂微孔膜。惰性树脂是完全疏水的，光滑的表面不但不会粘上粉尘，而且对含水率较高的粉尘也会大大降低由粘附产生的糊袋现象。也有用专用处理粉剂喷涂滤袋表面，使之表面形成极薄的滤饼，使孔隙度比较均匀、细小。对滤布表面进行压