布袋除尘器过滤风速选择偏高,会影响除尘效率,增加清灰难度,过滤阻力增大,降低滤袋使用寿命,带来运行和维护费用增加的问题。实际上,选择风速是一项较复杂的工作,孤立地看待上述优点和缺点是远远不够的,它与粉尘性质、含尘气体的初始浓度、滤料种类、清灰方式有密切的关系。而正确选择过滤风速的关键,先在于弄清粉尘及含尘气体的性质;其次还要正确理解和认识过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者之间的关系。
先,对于粉尘及含尘气体的性质应该掌握以下几点:
第 一,要弄清粉尘的粒径分布。它是由各种不同粒径的粒子组成的混合体,单纯用平均粒径来表征这种混合体是不够的。
第 二,要弄清粉尘的粘性。对袋式除尘器,粘性的影响为突出,因为除尘效率及过滤阻力在很大程度上取决于从滤料上粉尘的能力。
第三,应弄清粉尘的容重或堆积比重,即单位体积的粉尘重量。其中的单位体积包括尘粒本身体积、尘粒表面吸附的空气体积、尘粒本身的微孔、尘粒之间的空隙。弄清粉尘的容重,对通风除尘具有重要意义,因为它与粉尘的清灰性能有密切的联系。
第四,应弄清含尘气体的物理、化学性质,如温度、含湿量、化学成份及性质。
其次,对于过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者之间的关系,可以从下述三方面来进行分析:
第 一,除尘效率方面。我们知道,从除尘机理上说,有惯性效应(包括碰撞、拦截)和扩散效应。对粉尘粒径而言,粒径为1μm以下的微尘,借助扩散效应能地捕集,适当降低过滤风速可以提效率;粒径为5-15μm以内的粉尘,借助惯性效应能地捕集,提高过滤风速可以提效率。
第 二,过滤阻力方面。过滤风速的增减与过滤阻力的增减并不成正比,如果简单地用降低过滤风速的办法来达到降低过滤阻力从而降低运行费用的目的是错误的,因为过滤阻力的变化率较过滤风速的变化率小。
第三,清灰性能方面。粉尘的清灰性能与粉尘的性质,即粘性、粒度、容重有的关系。粉尘的粘性大、粒度小、容重小,清灰困难,过滤风速应取低一些,反之可取高一些。对某一确定的布袋除尘器,粉尘的清灰性能主要取决于粉尘及其含尘气体的性质,并不是所有的粉尘,只要过滤风速取低些,就可增强清灰能力。
此外,在滤料确定的情况下,降低过滤风速可以延长清灰周期,但是滤袋的寿命并不取决于清灰周期。因为当确定了某个过滤风速时,滤袋的不同地方过滤风速相差悬殊。
正确地选择过滤风速,不仅对于控制污染、保护环境有重要作用,而且对于提高设备处理含尘气体的能力,降低设备投资从而减少工程造价,也具有的经济意义。
设计布袋除尘器关键在两个方面:一是类型和材料选择,包括布料和清灰方式;二是参数设计,包括过滤风速、阻力降和效率核算。但现实中,工程人员在设计布袋除尘器时,往往不会认真计算,仅仅凭一些经验参数做一些粗略估算,就开始制作设备,大多数情况下,这些设备也能将烟粉尘处理达标,究其原因,是布袋除尘器,给设计人员的误差范围很大,从而掩盖了设计人员所犯的错误,这种设备就长期稳定运转来说是达不到要求的。所以,从技术方面来说,布袋除尘器设计,也应该和其他除尘器设计一样,进行较为详细的设计计算和验算,才能做到既能污染物达标排放,又能做到节能和设备的长期稳定过程。
目前工程上应用的布袋除尘器主要有两类,一是脉冲布袋除尘器,二是反吹布袋除尘器,脉冲布袋除尘器因清灰效果好、过滤风速大、设备体积小,在各行业获得日益广泛的应用。脉冲布袋除尘器普遍使用针刺毡滤袋,过滤风速取值范围较大,可在0.6~1.5m/min之间选取,正因为范围较大,所以工程设计时,究竟取多大值加以研究。而反吹布袋除尘器一般使用织造布,过滤风速常在0.4~0.5m/min之间选取,因取值范围小,工程设计时一般取中间值0.45m/min即可。本文主要对脉冲布袋除尘器的过滤风速的设计作一些实验探讨。因为过滤风速的大小是决定布袋除尘器除尘低和能否长期运转的关键参数。
过滤风速与温度、浓度和粒径的综合关系
从理论上分析,过滤风速与温度之间的关系应该不密切,只不过净化微细粉尘(粒径<1um)时,温度越高,粒子布朗扩散越强,过滤风速宜取较小值,可使一些。关于废气中烟粉浓度对过滤风速的影响,相对说来就要大一些:一般说来,废气中烟粉尘浓度越高,过滤风速就应小一些,这样才能减少清灰次数,维持烟粉尘稳定排放。如果浓度较高,过滤风速也较大,不仅会发生粒子穿透,而且布袋上的粉尘层很快增厚,阻力增大,相应地清灰频率也就增加,脉冲布袋除尘器,因清灰力度较大,虽然不会破坏初层粉尘,但清灰后,总有一段时间,除尘效率会下降(有时甚至会低于 ),如果清灰次数越多,那么这种现象也就越多,进而影响除尘器的总效率,这对于排放要求很严格的行业(如排放浓度要求小于30mg/Nm³),是不容易达到要求的。因此,需将过滤风速取小一些,从而减少清灰次数,保持除尘器在下正常运转。
阻力计算
布袋除尘器的阻力由3部分组成:
(1)设备本体结构的阻力指气体从除尘器人口,至除尘器出口产生的阻力;
(2)滤袋的阻力,指来滤粉尘时滤料的阻力,约50~150Pa;
(3)滤袋表面粉尘层的阻力,粉尘层的阻力约为干净滤布阻力的5~10倍。
此外,过滤阻力还可以利用计算滤尘量的办法查表来求出过滤阻力的近似值。除尘器本体结构阻力随过滤风速的提高而增大,而且各种不同大小和类别的布袋除尘器阻力均不相同,因此,很难用某一表达方式进行计算。
如果把滤袋及其表面附着的粉尘层的阻力叫做过滤阻力,那么过滤阻力可按下式计算:
△P=(A+B)VM式中 △P——过滤阻力,Pa;A——附着粉尘的过滤系数;B——滤袋阻力系数;V——过滤速度,m/min;M——滤料性能系数。 一般的过滤风速为0.5~3m/min时,本体阻力大体在50~500Pa之间。但是,在考虑本体结构阻力时,应同时考虑的储备量。
过滤风速是袋式除尘器处体能力的重要技术经济指标,它的选择是由粉尘性质、滤布种类、清灰方式及除尘效率等因素而定,一般选用范围为0.2~6m/min,详见表2-18。Vf大,则说明设备紧凑、费用低,但阻力高、效率低;Vf小,则说明阻力低、,但设备庞大费用高,占地面积大。从粉尘粒径来看,细粉尘Vf要选择小一些,而粗粉尘Vf则要选择大一些;从滤布种类来看,素布滤料允许的Vf较小,不易超过0.6m/min,因此Vf的增大使阻力增加,粉尘层因受压孔隙率较小,气流就从薄弱的地方突破,即发生“穿孔”现象,Vf越大,“穿孔”就越严重。但对绒料或呢料来说,由于容量大,透气性好,发生“穿孔”的过滤风速较高,所以Vf可选择大些。
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