除塵濾筒應(yīng)用現(xiàn)狀分析
摘要：與袋式除塵器相比，濾管式除塵器具有明顯的優(yōu)越性。本文綜述了過濾器筒除塵器的性能和特點。根據(jù)國內(nèi)外文獻(xiàn)報道，介紹了過濾管除塵器在工業(yè)上的應(yīng)用，分析了存在的問題和解決辦法。指出新型濾芯除塵器的主要研究內(nèi)容是新型濾芯材料和合適的噴霧系統(tǒng)。
1濾筒除塵器的性能和特點
1.1濾筒除塵器的構(gòu)成
濾筒除塵器主要有三大部分，箱體、濾筒、清灰系統(tǒng)。（1）箱體是整個除塵器的外殼，包括氣箱和灰斗。氣箱主要是提供所需的除塵空間，有利流場的合理分布，灰斗則是收集過濾下來的物料；（2）濾筒是由外層、內(nèi)層和中間層構(gòu)成。內(nèi)層和外層均為金屬網(wǎng)（或硬質(zhì)塑料網(wǎng)），中間為褶型的濾料。濾筒用濾料的特點是，把一層亞微米級的超薄纖維黏附在一般濾料上，該黏附層上的纖維間排列非常緊密，其間隙0.12～0.6μm，由于采用密集型的折疊，使其過濾面積大為增加。極大的過濾面積是濾筒的突出特點；（3）清灰系統(tǒng)主要包括噴吹管、脈沖閥、氣包等。當(dāng)濾筒表面積灰達(dá)到一定的厚度，就要進(jìn)行清灰。含塵氣流經(jīng)過濾筒過濾，然后排出，當(dāng)除塵器阻力達(dá)到壓差設(shè)定值或者時間設(shè)定值時，由壓差控制儀或者時間控制儀控制相應(yīng)的電磁閥，打開處于閉合狀態(tài)的脈沖閥，壓縮空氣直接噴入濾筒中心，對其進(jìn)行脈沖清灰。
1.2工作原理
含塵氣流從入口進(jìn)入除塵器箱體，一般來說，氣體從濾筒的外側(cè)進(jìn)入，顆粒較大的粉塵由于重力作用，不經(jīng)過濾筒，直接沉降到灰斗內(nèi)，或者受到慣性力的作用碰撞到箱體邊壁，沿著邊壁沉降下來。小顆粒粉塵隨氣流通過筒體，氣體中的粉塵顆粒被過濾在濾料表面，干凈的氣體從出口排除。粉塵在濾筒表面越積越多，阻力也越來越大，達(dá)到設(shè)定值或者設(shè)定時間，脈沖閥打開，壓縮氣體會吹向濾筒中心，同時誘導(dǎo)的空氣也會加強(qiáng)清灰效果，瞬時的高壓氣體將濾筒表面粉塵吹落，按照設(shè)置的順尋依次脈沖清灰，使系統(tǒng)恢復(fù)低阻力運行。
1.3過濾機(jī)理
濾料的過濾機(jī)理主要有：攔截效應(yīng)、重力效應(yīng)、慣性效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、靜電效應(yīng)等。攔截效應(yīng)：濾料內(nèi)部的排列是錯綜復(fù)雜，相互交錯，濾料的平均孔徑較小，粒徑大于濾料孔徑的顆粒無法通過濾料層間隙而被攔截。重力效應(yīng)：大顆粒粉塵重力較大，可能未經(jīng)過濾料而直接沉降，或者是附著濾料的顆粒由于團(tuán)聚，重力增大，受到振動后脫離濾料。慣性效應(yīng)：粉體顆粒隨氣流運動，氣流遇障繞行，粉塵因慣性偏離氣流方向并撞到濾料層而被收集，粒子越大，慣性力越強(qiáng)，被過濾下來的可能性越大。擴(kuò)散效應(yīng)及靜電效應(yīng)：細(xì)小的粉塵撞到濾料層，粉塵與濾料表面間的引力使其粘在濾料上而被過濾下來。粒徑較小的顆粒要做布朗運動，相互碰撞，小粒徑顆粒相互碰撞或與濾料摩擦荷電，顆粒被吸引而捕集。大顆粒粉塵主要是前幾種過濾機(jī)理起主導(dǎo)主用，粒徑較小的主要是后幾種。多種過濾機(jī)理同時作用，這樣大部分粉塵將被過濾下來，除塵器的除塵效率也會較高。
1.4技術(shù)特點
濾筒除塵器與袋式除塵器相比有如下特點：（1）除塵效率較高。對于一般微米級的粉塵除塵效率可達(dá)99.99%，部分處理能力較強(qiáng)的濾筒（如Donaldson系列的Ultra-Web濾料）對于粒徑0.5μm的粉塵也可達(dá)到此效率甚至更高；（2）阻力較小。對于普通粉體，濾筒除塵器阻力小于1000Pa，粘附力較強(qiáng)粉體，一般最大阻力1500Pa左右；（3）入口濃度范圍廣。普通的聚酯濾筒或摺式濾筒就可以處理入口含塵濃度較高氣流，進(jìn)口含塵濃度可達(dá)250g/m3；（4）過濾風(fēng)速范圍廣。不同材質(zhì)的濾筒過濾風(fēng)速不同。普遍袋式除塵器的過濾風(fēng)速在1m/min左右，而紙質(zhì)濾筒的過濾風(fēng)速最小0.3m/min，摺式濾筒的過濾風(fēng)速最大2.4m/min；（5）水洗性能。除紙質(zhì)濾料外，其他的濾筒如聚酯濾筒和覆膜濾筒一般都可以用水清洗，待晾干后即可重復(fù)使用；（6）相對布局較緊湊，節(jié)約空間，便于維護(hù)。
2濾筒除塵器在工業(yè)中的一些應(yīng)用
在干法脫硫行業(yè)中，對國內(nèi)外燃煤鍋爐干法脫硫除塵工藝進(jìn)行了解讀，對國內(nèi)應(yīng)用狀態(tài)及采用PSU新型濾料配合氧化鈣高溫脫硫工藝進(jìn)行了可行性分析。介紹了濾簡除塵器的運行原理、結(jié)構(gòu)特點，探討了濾筒除塵器在干法脫硫方面的優(yōu)越性，提出了濾筒除塵器設(shè)計要點和技術(shù)參數(shù)。在工業(yè)中糊袋，板結(jié)現(xiàn)象很普遍。在脫硫工業(yè)中，燃煤中硫經(jīng)燃燒后，生成二氧化硫，直接捕集成本較高。二氧化硫寄附于粉塵顆粒上，如果加入一定量的氫氧化鈣石灰粉，經(jīng)反應(yīng)生成硫酸鈣，附著在過濾材料上，即可達(dá)到收集效果。但是反應(yīng)中生成水和焦油，極易產(chǎn)生糊袋、板結(jié)，使除塵效率下降，同時二氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸具有腐蝕性，對濾料造成破壞。清灰時要把板結(jié)的物料吹下來，就要更大的噴吹壓力和頻率，較大的噴吹壓力和頻率又會加劇濾料的磨損，濾料的壽命大大下降。濾材表面黏附的焦油等粘性物質(zhì)難以清除，長期使用的濾料應(yīng)定期清洗。因此，在脫硫工業(yè)中就需要耐酸，耐高溫，強(qiáng)度較大，耐磨，方便清洗的濾料。
2.1濾筒放置形式
最常見的濾筒放置形式有豎置式和橫置式。豎置式清灰效果較好，但占用空間較大，較細(xì)的粉塵顆粒清灰后容易被再次吹起造成二次揚塵。橫置式一般是順流式，過濾效果較好，但清灰時上部濾筒粉塵會影響下部濾筒，清灰不均勻。人研究了一種旋轉(zhuǎn)濾筒除塵器，效率也較高，但排放濃度高于布袋除塵器。主要原因是濾料的過濾時間太短，清灰頻率高，濾料表面沒有沉積，大量的粉塵參與過濾。目前較為普及的玻璃纖維濾筒，是一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便又有較高捕集效率的捕塵裝置。玻璃纖維濾筒的直徑小、過濾面積大，可作為內(nèi)部采樣裝置直接放在煙道內(nèi)部使用，它避免了外部采樣時，塵粒在較長的采樣管中沉積的可能性。也可不必因煙道中水蒸汽在管內(nèi)冷凝而采取加熱和保溫措施。
2.2氣流分布
為了提高濾筒除塵器的效率，氣流分布也是非常重要的，最常見的氣體分布有百葉窗式、多孔板、分布格子、槽型鋼分布板和欄桿型分布板等。避免入口處濾筒由于風(fēng)速較高造成對濾料的高磨損區(qū)域，距離入口較遠(yuǎn)的濾筒不能充分利用。采用導(dǎo)流板或者氣流分布板就很必要，在除塵器選用多孔氣流分布板，這種氣流分布方法在靜電除塵器中采用很多，在其他除塵器上很少采用，但用于濾筒除塵器則有獨特要求，氣流分布必須十分穩(wěn)定和均勻，才有利于氣流的上升及粉塵的下降。濾筒表面均勻的過濾風(fēng)速也是氣流分布的一個重要標(biāo)志，應(yīng)用中要保證除塵器盡量多的濾筒能夠在合理的過濾風(fēng)速范圍內(nèi)工作，因此，氣流分布板在除塵器上起著重要的作用。
結(jié)語
除塵濾筒除塵效率高，阻力小，節(jié)能，入口濃度和過濾風(fēng)速范圍大，處理能力強(qiáng)，具有很廣的適應(yīng)性。同時，濾筒除塵器使用壽命長、投資和維護(hù)費用低，相對布局較緊湊，節(jié)約空間，便于維護(hù)。與袋式除塵器相比，無論是用于脫硫還是普通除塵都具有更廣闊的市場前景，應(yīng)該加以推廣。隨著濾筒除塵器在各個行業(yè)的廣泛應(yīng)用，針對不同的物料性質(zhì)就需要不同的濾料，現(xiàn)有的各種纖維，聚酯，覆膜等濾料已經(jīng)不能滿足需求，因此開發(fā)新型、高效的濾料就越來越迫在眉睫。工業(yè)用濾筒除塵器體積較大，濾筒也較長較多，如何保證整個濾筒的上、中、下部都能達(dá)到較好的清灰效果；工業(yè)上濾筒清灰一般是輪流在線清灰，如何使濾筒間的相互影響最小而又不影響除塵效果，這些問題有待我們今后進(jìn)一步研究。
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