1、第四节第四节 过滤式除尘器过滤式除尘器l使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置l分类空气过滤器空气过滤器滤纸或玻璃纤维滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器颗粒层除尘器砂、砾、焦炭等颗粒物砂、砾、焦炭等颗粒物袋式除尘器袋式除尘器纤维织物纤维织物除尘器工作原理除尘器工作原理-除尘机理除尘机理l惯性碰撞作用惯性碰撞作用l拦截作用拦截作用l扩散作用扩散作用l静电作用静电作用l筛滤作用筛滤作用l重力沉降作用重力沉降作用除尘器工作原理除尘器工作原理-除尘机理除尘机理l截留、惯性碰撞截留、惯性碰撞除尘器工作原理除尘器工作原理-除尘机理除尘机理扩散、电沉积扩散、电沉积除尘器工作原理除尘器工作原理-除尘机理除尘机理l
2、筛分筛分袋式除尘器袋式除尘器l采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（主要讨采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广论），在工业尾气的除尘方面应用较广 l除尘效率一般可达除尘效率一般可达99%以上以上l效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用越来越广泛的应用袋式除尘器袋式除尘器袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的工作原理-除尘过程除尘过程l含尘气流从下部进入圆筒形含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上粉尘被捕集于滤料上l沉积在滤料上的粉尘，可在沉积在滤料上的粉尘，
3、可在机械振动的作用下从滤料表机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中面脱落，落入灰斗中袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的工作原理-除尘过程（续）除尘过程（续）l粉尘因截留、惯性碰撞、静粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作电和扩散等作 用，在滤袋表用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层面形成粉尘层，常称为粉层初层初层l新鲜滤料的除尘效率较低新鲜滤料的除尘效率较低l粉尘初层形成后，成为袋式粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率了除尘效率袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的工作原理l随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力
4、差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降效率下降l除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰及时清灰l 清灰不应破坏粉尘初层清灰不应破坏粉尘初层袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的分级效率曲线袋式除尘器的分级效率曲线 袋式除尘器除尘效率的影响因素袋式除尘器除尘效率的影响因素粉尘负荷粉尘负荷过滤速度过滤速度烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比
5、过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关袋式除尘器的除尘效率袋式除尘器的除尘效率l丹尼斯（Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率 2nsns1R(
6、0.1)eawCPPCC71.03ns1.5 10exp12.7(1e)P094.0106.343 粉尘出口浓度，粉尘出口浓度，g/m3无量纲常数无量纲常数表面过滤速度，表面过滤速度，m/s粉尘入口浓度，粉尘入口浓度，g/m3脱落浓度脱落浓度（常数），（常数），g/m3粉尘负荷，粉尘负荷，g/m22CnsP1CWRC 粉尘出口浓度，粉尘出口浓度，g/m3无量纲常数无量纲常数表面过滤速度，表面过滤速度，m/s粉尘入口浓度，粉尘入口浓度，g/m3脱落浓度脱落浓度（常数），（常数），g/m3粉尘负荷，粉尘负荷，g/m22CnsP1CWRCDennis andDennis and Klemm Klem
7、m 取取=0.5=0.5RCDennis andDennis and Klemm Klemm 取取=0.5=0.5RC袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失 l压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等 通过洁净滤料的压力损失，通过洁净滤料的压力损失，100130Pa;通过粉尘层（通过粉尘层（dust cake）的压力损失；的压力损失；两者均可以用达西定律表示两者均可以用达西定律表示fPPP 通过洁净滤料的压力损失，通过洁净滤料的压力损失，100130Pa;通过粉尘层（通过粉尘层（dust cake）的压力损失；的压力损失；两者均可以用达西定律表示两
8、者均可以用达西定律表示fPPPgvPxK 粉尘或滤料的渗透率（粉尘或滤料的渗透率（permeability），），由实验测定由实验测定 粉尘或滤料的厚度粉尘或滤料的厚度KxgvPxK 粉尘或滤料的渗透率（粉尘或滤料的渗透率（permeability），），由实验测定由实验测定 粉尘或滤料的厚度粉尘或滤料的厚度Kx袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失l渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数l对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失 基本上是一个常数l通过袋式除尘器的压力损失主要由 决定fPPPfgPgfPfP xxPPPKK 袋式除尘器的压力损失袋式
9、除尘器的压力损失l在时间在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为可以表示为l因此因此l粉尘层的压力损失粉尘层的压力损失l令令 ，定义为颗粒层的，定义为颗粒层的比阻力系数比阻力系数，因此，因此CtAm滤袋的过滤面积滤袋的过滤面积一烟气中粉尘浓度一烟气中粉尘浓度ACCtAm滤袋的过滤面积滤袋的过滤面积一烟气中粉尘浓度一烟气中粉尘浓度ACcCtx/2PgggPPcPPc()xCtCtPKKK CgpPRK2PPPRCt袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失 对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，与粉尘浓度与粉尘浓度C和过和过滤时间滤时间
10、t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比成线性关系，而与过滤速度的平方成正比PP25/3g0p1/35/32PC32634.54.53SRC气体粘度，气体粘度，10101 1Pa.sPa.s比表面参数，比表面参数，cmcm1 1MMDMMD粉尘粒子的质量中位径，粉尘粒子的质量中位径，cmcm粉尘粒子的几何标准偏差粉尘粒子的几何标准偏差粒子的真密度，粒子的真密度，g/cmg/cm3 3坎宁汉校正系数坎宁汉校正系数颗粒堆积密度与真密度的比值颗粒堆积密度与真密度的比值g0S1.1512g010lg6()MMDSgPCCcp/若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹若已知粉尘的粒径分布、堆积密
11、度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算25/3g0p1/35/32PC32634.54.53SRC气体粘度，气体粘度，10101 1Pa.sPa.s比表面参数，比表面参数，cmcm1 1MMDMMD粉尘粒子的质量中位径，粉尘粒子的质量中位径，cmcm粉尘粒子的几何标准偏差粉尘粒子的几何标准偏差粒子的真密度，粒子的真密度，g/cmg/cm3 3坎宁汉校正系数坎宁汉校正系数颗粒堆积密度与真密度的比值颗粒堆积密度与真密度的比值g0S1.1512g010lg6()MMDSgPCCcp/若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹若已知粉尘的粒径分布
12、、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算粉尘的比阻力系数粉尘的比阻力系数袋式除尘器的压力损失袋式除尘器的压力损失l过滤阻力与粉尘负荷过滤阻力与粉尘负荷 袋式除尘器的滤料袋式除尘器的滤料l对滤料的要求对滤料的要求容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高表面起毛（绒
13、）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰 袋式除尘器的滤料袋式除尘器的滤料l滤料种类滤料种类 按滤料材质分按滤料材质分l天然纤维天然纤维棉毛织物，适于无腐蚀、棉毛织物，适于无腐蚀、350350360K360K以下气体以下气体l无机纤维无机纤维主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆l合成纤维合成纤维性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域袋式除尘器的滤料袋式除尘器的滤料l滤料种
14、类滤料种类 按滤料结构分按滤料结构分l滤布（编织物）滤布（编织物）l毛毡毛毡工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰袋式除尘器的滤袋式除尘器的滤料料滤料名称滤料名称直径直径/m耐温性能耐温性能/K吸水率吸水率/耐酸耐酸性性耐碱性耐碱性强度强度长期长期最高最高棉织物（植棉织物（植物短纤维）物短纤维）10203483583688很差很差稍好稍好1蚕丝（动物蚕丝（动物长纤维）长纤维）183533633731622 羊毛（动物羊毛（动物短纤维）短纤维）5153533633731015稍好稍好很差很差0.4尼龙尼龙 3483583684.04.5稍好稍
15、好好好2.5奥纶奥纶 3984084236好好差差1.6涤纶（聚脂）涤纶（聚脂）4134336.5好好差差1.6玻璃纤维玻璃纤维（用硅酮树（用硅酮树脂处理）脂处理）58523 4.0好好差差1芳香族聚酰芳香族聚酰胺（诺梅克胺（诺梅克斯）斯）4935334.55.0差差好好2.5聚四氟乙烯聚四氟乙烯 493523 0很好很好很好很好2.5袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰 l清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的l常用的清灰方式有三种机械振动式 逆气流清灰脉冲喷吹清灰袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰l机械振动清灰 机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.02.0
16、m/min，压力损失为8001200Pa袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰l机械振动清灰此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清 洁 气清 洁 气体出口体出口灰斗灰斗滤袋滤袋清 洁 气清 洁 气体一侧体一侧含 尘 气含 尘 气体入口体入口固 定 孔固 定 孔板板典型机械振动式布袋除尘器典型机械振动式布袋除尘器袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰l逆气流清灰 过滤风速一般为0.52.0m/min，压力损失控制范围10001500Pa 这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况袋式除
17、尘器的清灰袋式除尘器的清灰l脉冲喷吹清灰 利用47atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间（通常为0.1一0.2s）每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰l脉冲喷吹清灰清洁气体清洁气体脉冲气体脉冲气体集流箱集流箱脉冲管脉冲管滤袋滤袋含尘气体入口含尘气体入口隔膜阀隔膜阀管板管板进气栅板进气栅板支撑框支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器典型脉冲喷灰式布袋除尘器袋式除尘器的清灰袋式除尘器的清灰l脉冲喷吹清灰 脉冲喷吹耗用压缩空气量l脉冲喷吹清灰实现了全自动
18、清灰，净化效率达99；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠TnVV0一滤袋总数，条一滤袋总数，条一脉冲周期，一脉冲周期，min一安全系数，取一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0V一滤袋总数，条一滤袋总数，条一脉冲周期，一脉冲周期，min一安全系数，取一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0V袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l设计流程选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应选择清灰方式：与滤布相适应计算气布比计算穿透率计算需要的过滤面积和袋室数目提出风
19、机和管道的技术要求经济核算袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用 l选择与设计（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式l根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型l根据含尘气体特性，选择合适的滤料l根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l选择与设计清灰方式应用应用气布比气布比主要清灰方式主要清灰方式主要滤布种类主要滤布种类粉尘粉尘粒径粒径密度密度谷物加工谷物加工1214RAF大大低低石灰石（采石场）石灰石（采石场）68PJF大大中中氧化铅氧化铅1.52SW小小
20、高高煤飞灰（采暖锅炉）煤飞灰（采暖锅炉）23RAW小小中中煤飞灰（工业锅炉）煤飞灰（工业锅炉）45PJW/F中中中中水泥（窑炉）水泥（窑炉）23RAW中中中中注：注：RARA空气反吹；空气反吹；PJPJ脉冲喷吹；脉冲喷吹；S S振打清灰；振打清灰；F F毡制；毡制；W W纺织纺织袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l选择与设计滤料的比较 滤料滤料相对费用相对费用/US$温度温度/聚酯聚酯6275诺梅克斯诺梅克斯14400特氟隆特氟隆45450玻璃纤维布玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布除玻璃纤维布(G/C=2:1)外外,假定假定 G/C=5:1 袋式
21、除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l选择与设计气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l选择与设计（2）计算过滤面积 一般情况下的过滤气速归纳如下l简易清灰:vF=0.200.75m/minl机械振动清灰:vF=1.02.0m/minl逆气流反吹清灰:vF=0.52.0m/minl脉冲喷吹清灰:vF=2.04.0m/minF60QAv袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l
22、选择与设计（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=dl 计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取5070mm袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用l应用袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜 袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器的选择、设计和应用袋式除尘器和静电除尘器对细粒子的捕集性能比较袋式除尘器的
23、测定袋式除尘器的测定 l测定除尘器的性能穿透性压力损失：U型管压力计l测量位置：系统的总压降（为风机技术条件所需要）l法兰盘连接袋滤器的压降l滤袋两侧的压降滤袋出现孔洞时的检验l对滤袋或小块过滤介质进行测试透气性耐腐蚀性抗张试验等袋式除尘器的运行袋式除尘器的运行 l最佳操作 最佳费用，即长期的最低费用 建设投资费用建设投资费用运行费用运行费用项目项目投资比例投资比例/%项目项目所占比例所占比例/%袋滤室袋滤室33.6电力电力15.6管道管道27.3劳务劳务39.0基建和安装基建和安装11.8厂内杂项开支厂内杂项开支32.5风机和马达风机和马达10.5滤布滤布13.0处理设备处理设备4.2 设计
24、设计4.2 试车试车4.2 测试仪表测试仪表2.1 运输费运输费2.1 袋式除尘器的运行袋式除尘器的运行l费用与清灰频率之间的关系颗粒层除尘器颗粒层除尘器 l颗粒层除尘器是利用颗粒状物料（如硅石、砾石、焦炭等）作填料层的一种内部过滤式除尘装置l颗粒层除尘器的除尘机理与袋式除尘器类似，主要靠惯性碰撞、截留及扩散作用等第五节第五节 除尘器选择与发展除尘器选择与发展 l除尘器的比较某标准粉尘的粒径分布某标准粉尘的粒径分布除尘器的比较除尘器的比较l续1各种除尘器的对标准粉尘的除尘效率各种除尘器的对标准粉尘的除尘效率除尘器的比较除尘器的比较l续2 每每 1000m3气体气体的相对费用的相对费用 除尘效率
25、除尘效率，费用与除尘效率的关系费用与除尘效率的关系除尘器的比较除尘器的比较费用与除尘效率的关系费用与除尘效率的关系l续3 每每 1000m3气气体体的的相相对对费费用用 除除尘尘效效率率，1.Inertial collector 10.Electronic precipitator2.Medium efficiency cyclone 11.Irrigated electrostatic precipitator3.Low resistance cyclone 12.Flooded disc-low energy4.High efficiency cyclone 13.Flooded disc
26、-medium energy5.Impingement scrubber 14.Venturi-medium energy6.Self induced tower 15.High efficiency ESP7.Void spray tower 16.Venturi-high energy8.Fluidized bed scrubber 17.Shaker fabric filter9.Irrigated target 18 Reverse fabric filterRepoduced by permission from Filtration/Separation除尘器的比较除尘器的比较除尘
27、器的比较除尘器的比较除尘器的合理选择除尘器的合理选择l1.选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度 l2.粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响 除尘器名称除尘器名称全效率全效率/不同粒径（不同粒径（m）时的分级效率）时的分级效率/055101020104444带挡板的沉降室带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器普通的旋风除尘器65.31233578291长锥体旋风除尘器长锥体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔喷淋塔94.5729698100100电除尘器电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器文丘里除尘器（P 7.5kPa）99.5
28、9999.5100100100袋式除尘器袋式除尘器99.799.5100100100100除尘器的合理选择除尘器的合理选择除尘器的合理选择除尘器的合理选择3.气体的含尘浓度气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素l高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器l烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题除尘器的合理选择除尘器的合理选择6其他因素l设备的位置，可利用的空间，环境条件l设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用设备设备投资费用投资费用运行费用运行费用高效旋风除尘器高效旋风除尘器100100袋式除尘器袋式除尘器250250电除尘器电除尘器450150塔式洗涤器塔式洗涤器270260文丘里洗涤器文丘里洗涤器220500除尘设备的发展除尘设备的发展 l1.除尘设备趋向高效率l2.发展处理大烟气量的除尘设备l3.着重研究提高现有高效除尘器的性能l4.发展新型除尘设备 宽间距或脉冲高压电除尘器环形喷吹袋式除尘器顺气流喷吹袋式除尘器带电水滴湿式洗涤器带电袋式除尘器等l5.重视除尘机理及理论方面的研究
