1、袋式除尘器 袋式除尘器发展背景 中国工业生产正处于全面发展时期,钢铁、水泥、冶金、化工等行业的产量不断提高,能源、资源的消耗相当大,大气污染日趋严重。特别是在燃煤发电厂,煤炭从进厂到进入锅炉燃烧之前,要经过装卸、输送、堆放、存取、转运、筛分、晒碎等一系列运输和加工过程,这些工序都会产生大量的煤粉尘,严重地污染着电厂内外的环境。 对于排入大气中的粉尘,颗粒粒径大于10m的称作降尘,能够在一段时间后沉降到地面,对植物、作物等造成污染,并可能再次扬尘。粒径小于10 m的称作飘尘,能够长时间的悬浮在大气中,并可能被人吸入,造成中毒或疾病。另外,大气中的粉尘还可能造成太阳辐射强度减弱、大气污染烟雾的形成
2、、酸雨及大气能见度降低等环境危害。 平均直径在2.5m以下的微粒尘埃会对健康造成严重的危害。另外,大气中的粉尘还可能造成太阳辐射强度减弱、大气污染烟雾的形成、酸雨及大气能见度降低等环境危害。 因此,如何控制粉尘排放,尤其是控制直径在2.5-10m范围内的细微粉尘的排放,是中国治理大气污染、洁净空气环境的重要举措。 对于公路施工建设而言,沥青拌合站烘干矿料时所排放的含尘废气是主要的可能污染形式,必须严格控制。含尘废气中粉尘主要成分是细小的土、石颗粒。以及燃油燃烧不完全的产物。 对此主要的治理措施是安装两级除尘装置,即第一级旋风除尘器和第二级袋式除尘器。旋风除尘器主要利用固体颗粒的惯性力进行除尘,
3、粉尘颗粒,而对颗粒较小的粉尘颗粒,这部分粉尘所占比例较大,只能除去颗粒较大的且包涵大量对人体有害的粒径小于2.5m的颗粒,是靠袋式除尘器来进行除尘的。袋式除尘器是今后发展的必然趋势 2006 年底, 我国燃煤发电装机容量已达到 4.84亿 kW, 用煤 12 亿 t, 烟尘排放量仍维持在 300 万 t左右, 其中约有 270 万 t 左右 PM10 的超微细粉尘可长期在空气中漂浮, 影响大气质量和能见度, 特别是 PM2.5 粉尘以气溶胶形式存在大气中, 袋式除尘能较好地收集更多的重金属和 99.8%以上 PM10以下的粉尘。 京、津、唐地区要求燃煤电厂烟尘排放质量浓度小于 30 mg/m3
4、, 河南省已拟出台电力、水泥行业烟尘排放质量浓度小于 50 mg/m3, 2010 年前全国都会实行小于 50 mg/m3的控制标准, 使用 4 电场甚至 5 电场电除尘器都难达到此标准。老电厂改造由于场地所限, 增加电场就更困难, 只有采用袋式除尘器才能达到新标准。 袋式除尘器是控制大气污染广泛使用的高效除尘设备,在钢铁工业、炭黑、机械、交通筑路、粮食加工等十几个行业中有着广泛的应用,具有运行稳定、效果良好的特点。 近些年来过滤材料品种、数量不断增加,使用寿命得到了延长。随着我国修订了大气污染控制法,排放浓度标准更加严格,另外公众的环保意识不断增强,执法力度不断加大,手段日趋先进,袋式除尘器
5、和过滤材料,尤其是高温袋式除尘器,防腐蚀、耐高温的过滤材料得到了快速的发展。 袋式除尘器的最大优点就是除尘效率高,在实验室试验高达99.99%,在实际应用中也达到很高的除尘效率,粉尘排放浓度可以达到50mg/Nm3,以下,甚至达到10mg/Nm3。 和其他类型的除尘器相比,袋式除尘器具有以下优点：（1）除尘效率高 特别是对微细粉尘也有较高的效率如果在设计和维护管理时给予充分注意,除尘效率不难达到99.9%以上。（2）适应性强 可以捕集不同性质的粉尘。例如对于高比电阻粉尘,采用袋式除尘器就比电除尘器优越。此外,入口含尘浓度在一个相当大的范围内变化时,对除尘器效率和阻力的影响都不大。（3）使用灵活
6、 处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米,甚至更大。可以做成直接设于室内、机床附近的小型机组,也可做成大型除尘器室,即所谓的袋房。（4）结构简单 可以因地制宜采用简单的布袋除尘。在条件允许时可采用效率更高的脉冲喷吹袋式除尘器。（5）工作稳定 便于回收干粉尘,没有污泥处理、腐蚀等问题,维护简单。影响除尘效率的主要因素 影响袋式除尘器过滤效率的因素有很多,主要有以下几项： 1)粉尘特性 粉尘对过滤效率的影响主要在于粉尘粒径的分布。Rosin一Ralnmler函数是描述粉尘粒径分布所广泛使用的函数 G=1-exp-adn 式中，d粉尘粒径; n指数; G粉尘累计重量百分数; a系数 它是粉
7、尘粒径分布的累计分布形式,只要式中指数n及系数a确定了,就确定了该粉尘唯一的粒径影响除尘效率的主要因素 2)滤料特性 滤掉的材质、成型方式、拉伸特性、透气性、纤维的直径分布与组合方式等都对最终的过滤效果产生影响。 3)气流的分布 由于含尘气体是由除尘器的一侧进入到箱体内的,气流的分布难免会造成不均匀。如果除尘器内的气流分布不均匀,滤袋上的压力和气流的速度都会不均匀,这必然会造成除尘效率的降低和使用寿命的缩短。因此应通过改进除尘器结构等措施使气流分布更为均匀,以提高过滤效率。影响除尘效率的主要因素 4)过滤速度 从除尘机理看,过滤速度主要影响惯性碰撞和扩散作用。一般而言,除尘效率随着过滤速度的提
8、高而下降。研究认为,造成这种现象的原因可能是直通、渗漏和针孔。 过滤速度也是一个经济指标,因为处理相同的风量,过滤速度越高,则总的过滤面积需求就会越小,则滤料的需求量和总的占地面积就会减小,但是过滤速度的增加会造成阻力的增加,因此过滤速度的确定需要综合考虑。滤料的发展 袋式除尘器的除尘效率高也是与滤料分不开的，滤料性能和质量的好坏,直接关系到袋式除尘器性能的好坏和使用寿命的长短。 而过滤材料是制作滤袋的主要材料,它的性能和质量是促进袋式除尘技术进步,影响其应用范围和使用寿命。 袋式除尘器滤料的发展,主要是围绕材质、织物结构、表面处理技术这三方面来进行。滤料材质 20世纪50年代以前,过滤材料主
9、要是棉、毛等天然纤维,存在使用温度低、吸湿率高、不耐酸等缺陷,除在某些常温条件下,现已很少使用。 70年代以后,无机纤维和合成纤维逐渐发展。 玻璃纤维是应用最为广泛的无机纤维,具有耐高温、抗拉强度大、价格低等优点,但抗弯性差、不耐磨、不能处理含HF气体的烟尘,因而在使用上也有一定的局限性。 合成纤维具有强度高,耐腐蚀性好,耐温性及耐磨性等优点。目前常用的合成纤维主要有:美塔斯(Metamax)、P84(聚酰亚胺)、PPS(聚苯硫醚)、PTFE(聚四氟乙烯)、芳纶纤维、芳砜纶纤维(PSA)等。 滤料由原来的单一材质发展为混合材质、复合材质以及纤维涂层。纤维尺度由原来混合尺度发展为单一尺度、不同尺
10、度；纤维形状由原来的圆柱形发展为椭圆形、多叶形；超细纤维、双组分纤维的出现使得滤料材质的选用更为广泛。滤料结构 20世纪70年代以前,滤料全部采用机织布“机织滤料在对空气进行过滤时,颗粒容易穿透,所以在滤尘初期和清灰后捕集效率较低,且透气性差,阻力较大,含尘量也小。 20世纪70年代,出现了起绒机织布。滤尘效果优于机织布过滤材料,对大颗粒和纤维性粉尘具有较高的过滤效率,如208涤纶绒布。但该滤料在滤尘初期和滤布清灰后粉尘层被破坏时,捕集效率会显著下降。 70年代末,开发出了729聚醋机织滤料,具有高强低伸、集尘清灰性能好和使用寿命长等特点。但是,该滤料捻度较小,易破损。 从改革开发到80年代末
11、,出现了针刺毡,并得到广泛应用“针刺毡具有三维结构、过滤效率高、表面光滑平整易于清灰等优点。 20世纪90年代初,我国开发出了聚四氟乙烯微孔覆膜滤料,在过滤风速、处理风量、压力损失、滤袋寿命及节约能源等方面都优于其他针刺毡滤料。 近几年,出现了梯度滤料。梯度滤料有表层超细纤维层、细纤维层、基布、粗纤维层4层构成,前窄后宽的梯形结构使得滤料具有高效、低阻的特点。滤料过滤方式 滤料过滤方式随着滤料结构的发展而发展,由深层过滤发展为表面过滤、表层过滤。 常规针刺毡多为深层过滤材料,一般为机织基布与纤维网复合针刺而成的复合滤料。常规滤料形成粉尘层后具有较高的除尘效率,但粉尘粒子常浸入滤料的内部,细微粒
12、易于堵塞滤料的孔眼使压力损失增加,粉尘残留率较高,清灰较为频繁。 覆膜滤料一般为表面过滤。薄膜微孔孔隙与烟气粉尘粒径相当,主要优点在于捕集效率较高,清灰效果较好。因此,膜的质量和覆膜技术决定了滤料的性能及使用寿命。 表层过滤材料多采用梯度纤维层结构,对传统针刺毡引入表面超细纤维层,产生表层过滤效果,把传统针刺毡“表层+深层”过滤方式转变为梯度针刺毡“表层”过滤。滤层功能分别为:表层过滤,基层强度,底层抗磨损。梯度结构使滤料内层不易集尘,保持滤料长期运行而阻力上升变化速度缓慢,清灰效果也较好。滤料的处理方法 滤料经过处理,可改善滤料的物理化学性能和清灰功能,提高过滤效率。 (1)热熔延压表面处理
13、,也称烫毛处理。对于针刺毡,在滤尘面进行热熔延压,表面光滑,表面孔隙变小,有利于清灰剥离,提高收尘率,降低阻力。 (2)预涂层处理,即将配制好的粉剂,用特殊工艺容进已缝制好的滤袋滤料内部,再用黏结剂固定,达到滤袋未使用前就已具有高效收尘的能力。但预涂层技术的缺点在于:随着反冲洗的次数增加,预涂层有可能会从滤料表面被冲脱,从而影响滤料的使用寿命。 。 (3)表面覆膜处理,即在滤料表面喷涂事先制成薄膜,覆盖于滤料表面。薄膜滤料是采用膜分离技术,使滤料产生一个质的飞跃,实现了真正的表面过滤,阻力大大降低,节约了能源,在环保要求越来越高的地区,日益受到广泛的应用。 由于国内目前的袋式除尘器相当大的一部分采用针刺毡材料等传统滤料,属于深层过滤,即依靠截留在过滤材料上的微尘颗粒层进行分离,一般存在着过滤阻力大、反冲洗频率高等问题,使得袋式除尘器的寿命比较短,操作相对困难。兼之袋式除尘器的价格比较高,操作过程中与反冲洗后的压力波动比较大等,这些因素都极大地限制着袋式除尘器在工业生产中的应用。
