袋式除塵器的工作機(jī)理是含塵煙氣通過濾料(袋)，過濾掉粉塵顆粒。濾料(袋)捕集的粗粉塵主要依靠慣性碰撞，捕集的細(xì)粉塵主要依靠擴(kuò)散和篩分，濾料的粉塵層也有一定的過濾效果。
袋式除塵器的設(shè)計(jì)涉及很多因素。本文從以下幾個方面介紹了袋式除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
1、 處理風(fēng)量
處理風(fēng)量決定袋式除塵器的規(guī)格。一般情況下，工藝風(fēng)量為工況風(fēng)量。設(shè)計(jì)中應(yīng)注意除塵器的使用場所和煙氣溫度。如果確定袋式除塵器的煙氣處理溫度，并通過稀釋法冷卻氣體，則處理風(fēng)量也應(yīng)考慮增加稀釋空氣的量；
考慮到未來工藝變化，風(fēng)量設(shè)計(jì)指標(biāo)值應(yīng)在正常風(fēng)量的基礎(chǔ)上增加5%～10%的安全系數(shù)。否則，將來一旦工藝調(diào)整增加風(fēng)量，布袋除塵器的過濾速度就會增加，從而增加設(shè)備阻力，甚至縮短濾袋的使用壽命，這也是其他故障頻率急劇增加的原因。但如果安全系數(shù)過大，會增加除塵器的投資和運(yùn)行成本；
由于袋式過濾器的形式、過濾材料的類型和特性，過濾風(fēng)速變化很大。處理風(fēng)量確定后，可根據(jù)確定的過濾風(fēng)速確定必要的過濾面積。
2、 工作溫度
袋式除塵器的工作溫度是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。使用溫度與設(shè)計(jì)溫度之間的偏差將導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因?yàn)闇囟仁艿揭韵聝蓚€條件的限制：一是嚴(yán)格限制不同濾料的*高允許溫度(瞬時允許溫度和長期運(yùn)行溫度)；其次，為了防止冷凝，氣體溫度必須保持在露點(diǎn)20℃以上。
對于高溫氣體，必須將其冷卻到過濾材料能夠承受的溫度以下。冷卻方式有多種，如自然風(fēng)管冷卻、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷等，具體可根據(jù)不同工藝、冷卻溫度、布置和尺寸要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。
3、 氣體成分
除特殊情況外，袋式除塵器處理的氣體主要為環(huán)境空氣或爐膛煙氣。袋式除塵器的設(shè)計(jì)一般按處理后的空氣進(jìn)行計(jì)算。只有當(dāng)密度、粘度、質(zhì)量熱容等參數(shù)與風(fēng)力發(fā)電性能和管道阻力的計(jì)算以及冷卻裝置的設(shè)計(jì)有關(guān)時，才能考慮氣體的成分。
在許多工況下，煙氣中大多含有水分。隨著煙氣含水量的增加，袋式除塵器的設(shè)備阻力和風(fēng)機(jī)能耗也發(fā)生變化。含塵氣體中的水分含量可以通過實(shí)際測量確定，也可以根據(jù)燃燒和冷卻的物質(zhì)平衡來計(jì)算。
煙氣中有無腐蝕性氣體是決定濾料、除塵器殼體材質(zhì)及防腐等選擇所必須考慮的因素。另外，若煙氣中有有毒氣體，一般都是微量的，對裝置的性能沒有多大影響，但在處理此類含塵煙氣時，布袋除塵器必須采用不漏氣的結(jié)構(gòu)，而且要經(jīng)常維護(hù)，定期檢修，避免有毒氣體泄露造成安全事故。
四、入口含塵濃度
入口的粉塵濃度通常用標(biāo)準(zhǔn)體積中的粉塵質(zhì)量表示。對于入口的粉塵濃度，袋式除塵器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下因素
(1) 設(shè)備阻力和清灰周期。當(dāng)入口粉塵濃度增加時，在過濾面積相同的情況下，設(shè)備阻力也會增加。為保持一定的設(shè)備阻力，清灰周期相應(yīng)縮短；
(2) 過濾材料和箱體的磨損。在高濃度粉塵和強(qiáng)磨損條件下，磨損量與粉塵濃度成正比。除塵器入口應(yīng)有導(dǎo)流耐磨處理技術(shù)，如燒結(jié)粉塵、氧化鋁粉、硅砂粉等；
(3) 預(yù)除塵器和過濾風(fēng)速。當(dāng)入口粉塵濃度很高時，應(yīng)設(shè)計(jì)較低的過濾風(fēng)速和預(yù)除塵器。但是，如果設(shè)計(jì)了具有主要沉降功能的結(jié)構(gòu)形式，也可以取消預(yù)除塵器；
(4) 排灰裝置。排灰能力基于排出所有收集灰塵的能力。排放的粉塵量等于進(jìn)出口粉塵濃度差與處理風(fēng)量的乘積。多級排灰裝置的容量設(shè)計(jì)應(yīng)以下層排灰容量大于上層排灰容量為準(zhǔn)。
5、 出口粉塵濃度
出口粉塵濃度必須低于環(huán)保法規(guī)和國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。袋式除塵器出口的粉塵濃度根據(jù)過濾器的結(jié)構(gòu)形式、濾料類型和粉塵性質(zhì)而變化，一般在1~50mg/m3之間。當(dāng)存在鉛和鎘等有害物質(zhì)時，出口濃度要求特別低。根據(jù)不同的用途和工藝特點(diǎn)，選擇不同的袋式除塵器結(jié)構(gòu)和過濾材料。
6.粉塵特性
粉塵類型對袋式除塵器的設(shè)計(jì)有很大影響，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，必須針對粉塵的某些特性采取有效措施。
(1) 可靠性和內(nèi)聚性。當(dāng)粘合劑和結(jié)塊粉塵進(jìn)入布袋粉塵時，粉塵在輕微結(jié)塊后變得更大。在突出過程中，積聚在濾袋表面的灰塵會繼續(xù)凝聚。除灰和流經(jīng)過濾材料的灰塵量也與灰塵的附著力和附聚性有關(guān)。
因此，對于附著力和內(nèi)聚力顯著或幾乎沒有附著力和內(nèi)聚力的粉塵，必須根據(jù)粉塵的不同類型和用途以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)采取不同的處理措施。
(2) 粒徑。粒徑分布對袋式除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。細(xì)粉塵對壓力損失有很大影響，粗粉塵對磨損起決定性作用，但只有入口高粉塵濃度和高硬度的顆粒才有主要影響。
(3) 顆粒形式。一般認(rèn)為針狀結(jié)晶顆粒和片狀顆粒容易堵塞過濾材料的孔隙，降低除塵效率。從過濾材料表面，能夠凝結(jié)成薄片的纖維顆粒只能堅(jiān)硬地落下，如果選擇了高過濾速度。根據(jù)設(shè)計(jì)中的粒子形狀和特性，選擇不同的過濾器速度。
(4) 顆粒的密度。粉塵的堆積密度取決于顆粒尺寸、內(nèi)聚力和附著力以及阻力損失和袋式除塵器的過濾表面。堆積密度越小，除塵越困難。因此，在設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇較低的過濾速度。此外，粉塵的堆積密度對于選擇除塵器的除塵漏斗和灰加速裝置的容量非常重要。
(5) 吸濕、潮解：吸濕性強(qiáng)、細(xì)膩的粉塵在袋式除塵器運(yùn)行過程中，極易吸收濾料表面的水分，與水固結(jié)或分離，變得粘稠，這就導(dǎo)致了收灰困難，設(shè)備強(qiáng)度增加，影響了除塵器的正常運(yùn)行。B對含有KCl、MgCl2、NaCl和Cao等強(qiáng)污染物的粉塵采取必要的技術(shù)措施。
(6) 靜電。一旦輕微帶電的灰塵在過濾材料上產(chǎn)生靜電，就不容易脫落。必須采取防靜電過濾材料和其他技術(shù)措施，防止極輕微帶電粉塵因靜電引起的火花引起爆炸。
(7) 可燃性。盡管在除塵器之前的工藝流中出現(xiàn)火花時，可燃性粉塵可能并不總是會引起爆炸，并可能進(jìn)入除塵器，但應(yīng)采取防爆措施，如增加點(diǎn)火器、設(shè)置防爆門等。
7.設(shè)備耐久性
所謂設(shè)備阻力是指除塵器在運(yùn)行工況下從入口到出口的總壓差，袋式除塵器的壓力損失通常在1000~2000Pa之間，袋式除塵器的壓力損失通常小于1500pa。風(fēng)機(jī)的選擇依據(jù)是設(shè)備阻力。設(shè)備運(yùn)行期間的允許壓力損失有一定的變化范圍。確定風(fēng)扇的選擇。
8.設(shè)備保持電壓
袋式除塵器的耐壓根據(jù)工藝要求和風(fēng)機(jī)的靜壓確定，設(shè)備的設(shè)計(jì)耐壓必須根據(jù)袋式除塵器的正常工作壓力確定，設(shè)備為通用袋式除塵器，壓力4000~5000Pa，長袋式脈沖除塵器，壓力6000~8000pa，羅茨風(fēng)機(jī)負(fù)壓送風(fēng)，驅(qū)動壓力15~50kPa。
此外，對于某些特殊裝置，如高爐煤氣干式脈沖過濾器，設(shè)計(jì)壓力要求為0.3MPa或更高，設(shè)備通常設(shè)計(jì)為滿足壓力要求的回路。
九、清灰壓力
清灰壓力是布袋除塵器設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，根據(jù)所用壓縮空氣壓力不同，分成高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低壓(0.2MPa以下)， 并把脈沖閥根據(jù)氣包內(nèi)壓力區(qū)分為高壓閥(直角閥)和低壓閥(淹沒閥)。
設(shè)計(jì)選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工況決定，目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力，而長袋脈沖采用較多的為低壓清灰壓力。
不同清灰壓力設(shè)計(jì)選用不同的噴吹管清灰結(jié)構(gòu)，噴吹管開孔尺寸、結(jié)構(gòu)型式、噴吹管與花板的高度尺寸等，將直接影響設(shè)備清灰性能。
脈沖清灰對壓縮空氣要求不十分嚴(yán)格，含塵、含水、含油等指標(biāo)分別達(dá)到ISO8573-1表中三級、五級即可，當(dāng)壓縮空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，噴吹時進(jìn)入除塵濾袋的氣流含油、含水量相對增加，一旦油、水進(jìn)入濾袋，將貼附堵塞部分過濾面積，導(dǎo)致除塵器阻力加劇上升。
十、清灰方法
(1) 在線清灰和離線清灰。粉末袋式除塵器可進(jìn)行在線清灰和離線清灰。在清灰線上，在脈沖噴射過程中，濾袋仍會過濾含塵氣體。在線路上，清灰、過濾、清灰對系統(tǒng)波動影響不大，但清灰不，無法在軌道上超車。
離線清灰是指除塵器內(nèi)部分為多個過濾室，每個袋室的空氣凈化室獨(dú)立配備離線閥、氣缸、電磁脈沖閥等壓縮氣體控制系統(tǒng)。在對每個過濾室進(jìn)行脈沖布袋清洗注入之前，首先通過離線閥關(guān)閉布袋室，以便在不進(jìn)行排氣過濾的情況下對過濾室進(jìn)行清洗，從而完成脫灰清洗，并可在線檢修。優(yōu)點(diǎn)是增加了離線機(jī)構(gòu)，成本高，并且在清灰過程中對廢氣波動系統(tǒng)有影響。
在線或離線除塵的選擇應(yīng)根據(jù)除塵過程和使用條件進(jìn)行評估。對于進(jìn)氣濃度低的小型除塵器，一般采用在線除塵，否則采用離線除塵；大型除塵器通常設(shè)計(jì)為離線結(jié)構(gòu)，具有兩種可關(guān)閉和在線的清灰功能。如果工作條件不允許離線清灰，可切換至在線清灰。無論在線清灰還是離線清灰，都必須有可供在線不間斷維護(hù)的切斷閥。
(2) 管式噴射和箱式噴射。管式噴射是一種有序噴射，其中噴射管放置在每組濾袋上，即無灰氣流通過管上的噴嘴噴射到每個濾袋中，噴射口不同，確保每個濾袋的清灰均勻。
箱式注射是無注射管的無序注射。清灰通過粉末閥直接注入上部箱體并加壓，然后能量傳遞到室內(nèi)的每個濾袋進(jìn)行清灰；脈沖除塵器箱式除塵器不同部位各濾袋除塵強(qiáng)度差異較大，一般用氣量高，濾袋長度有限，而除塵效果很大程度上取決于離線閥的空氣密度，因此中小型除塵器通常采用箱式除塵器。
十一、氣流上升速度
在除塵器內(nèi)部，濾袋低端含塵氣體能夠上升的實(shí)際速度，就是氣流上升速度。氣流上升速度的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋的粉塵隨氣流重新返回除塵布袋表面有重要影響。
氣流上升速度是除塵器內(nèi)煙氣不應(yīng)超過的*大速度，達(dá)到和超過這個速度，煙氣中的顆粒物就會磨壞濾袋或帶走粉塵，甚至導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行阻力偏大。
布袋除塵器進(jìn)行過濾時分為內(nèi)濾和外濾兩種，前者含塵氣流由濾袋內(nèi)部流向外部，后者含塵氣流由濾袋外部流向?yàn)V袋內(nèi)部。
內(nèi)濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計(jì)算:
Vk = Sa•Vc/S
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Sa———單條濾袋過濾面積，m2;
Vc———過濾速度，m/min;
S ———濾袋口的截面積，m2。
外濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計(jì)算:
Vk =Qv/(SA-nS)
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Qv———濾袋室的處理風(fēng)量，m3/min;
SA———濾袋室袋低處的截面積，m2;
n ———濾袋室濾袋數(shù)量， 個。
袋式除塵器的過濾速度和氣流上升速度應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)。如果過濾風(fēng)速選擇不當(dāng)或隔室分布不均，會影響濾袋的使用壽命。同樣，各隔室氣流上升速度選擇不當(dāng)或氣流上升速度不均勻也會影響濾袋的使用壽命。
因此，在設(shè)計(jì)中，不僅要設(shè)計(jì)合理的過濾風(fēng)速和導(dǎo)流技術(shù)，使氣流均勻分布，還要根據(jù)粉塵的粒徑、濃度和工況，設(shè)計(jì)和選擇合理的氣流上升速度，從而保證濾袋使用壽命的延長。
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