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袋式除尘的袋式除尘器的结构



     根据上述按清灰方式进行分类和命名的方法,介绍几种常用的袋式除尘器的结构形式和性能。气环反吹袋式除尘器虽具有过滤风速高、清灰能力强的特点,适于净化含尘浓度高和较潮湿的气体,但由于对滤袋磨损快,气环箱及其传动构件易发生故障,较少采用,所以此处不予介绍。(一)简易清灰袋式除尘器简易清灰袋式除尘器包括各种的简易清灰方法,有靠滤料表面沉积粉尘层自重自行脱落的,有人工拍打的,有设手工摇动机构的,也有利用空气振动的。图6—31所示为简易袋式除尘器的两种形式,其中(a)为上进气的,(b)为下进气的,皆为正压、内滤式结构,净气由百叶窗或风帽排出,清灰靠粉尘层自重脱落及人工定期拍简易清灰袋式除尘器的过滤风速,比其他形式都低,一般采用0.15~0.6m/min,当用棉布,绒布滤料时取0.15~0.3m/min,采用毛呢滤布时取0.3~0.6m/min。压力损失控制在600~1000Pa以下,设计、使用得好时,除尘效率可达99%。滤袋直径一般取100~400mm,长度取2~6m,滤袋间距取40~80mm,各滤袋组之间留有宽度不小于800mm的检修通道。简易清灰袋式除尘器的特点是结构简单、安装操作方便、投资省、对滤料要求不高、维修量小、滤袋寿命长。主要缺点是由于过滤风速小,使得除尘器体积庞大,占地面积大,正压下运行时,人工清灰的工作环境差。(二)机械振动清灰袋式除尘器这种除尘器是利用机械传动使滤袋振动,致使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗中。图6—32示出三种不同的振动方式,其中图6—32(a)是滤袋沿垂直方向振动的方式,既可采用定期提升滤袋的吊挂框架的办法,也可利用偏心轮振打框架的方式;图6—32(b)是滤袋沿水平方向振动的方式,可分为上部摆动和腰部摆动两种,图6—32(c)是扭转一定角度,使袋上的粉尘层破碎而落入灰斗中。利用偏心轮垂直振动清灰的袋式除尘器(见图6—18)具有构造简单、清灰效果好、清灰耗电小等特点,它适用于含尘浓度不大、间歇性尘源的除尘。当采用多室结构,设阀门控制气路开闭时,也可用于连续性尘源的除尘。机械振动清灰袋式除尘器的过滤风速一般取0.6~1.6m/min,压力损失约为800~1200Pa。(三)逆气流清灰袋式除尘器逆气流清灰系指清灰时的气流方向与正常过滤时相反,其形式有反吹风和反吸风两种。实质上气环反吹风式和脉冲喷吹式也属于逆气流清灰类型。现以反吸风清灰方式为例来说明逆气流清灰的原理。如图6—33所示,逆气流清灰袋式除尘器通常被分隔成若干个室,每个室都有单独的灰斗及含尘气体进口管、清洁气体出口管和反吸风管,并分别与进气总管、净气总管和反吸风总管相连。净气管中设有切换阀(一次阀)、反吸风管中设有逆气流阀(二次阀)。图6—33(a)为正常过滤状态,一次阀开启,二次阀关闭。根据预定的周期(定时控制)或除尘器压力损失达到预定值(定压控制)需要清灰时,控制仪发出指令,清灰机构开始动作,一次阀闭,二次阀开[见图6—33(b)]。由于除尘器内是负压状态,所以空气从反吸风管吸入,从滤袋外侧透过滤袋进入内侧,使滤袋变形(呈星形),沉积在滤袋内表面的粉尘层破坏、脱落。清灰结束后,两阀皆关闭[见图6—33(c)],处于无风状态,使滤袋内悬浮的粉尘自然沉降。一定时间后重新恢复过滤状态[见图6—33(a)],再转为下一个过滤室清灰。一般将这种具有图6—33(a)、图6—33(b)、图6—33(c)三个动作的清灰方式称为“三状态”方式,将只有图6—33(a)、图6—33(b)两个动作[无图6—33(c)的动作]的称为“二状态”方式。“三状态”方式可以避免逆气流清灰后粉尘即刻又被吸附到滤袋上,使清灰效果变差。(四)逆气流和机械振动并用清灰袋式除尘器为了加强清灰的效果,可以将两种清灰方式同时采用。例如机械振打加反吹风,它的结构如图6—34所示。滤袋皆是挂在支撑吊架5上,振打机构可以使支撑吊架提升起来上下振动。在正常过滤时,含尘气体由进气管1进入除尘器,经分配管2分配到各组滤袋9内,净气通过一次阀门7由总管8排出。清灰是逐室进行的,当某室的一组滤袋需要清灰时,启动该室上部提升振打机构,同时关闭一次阀7,打开反吹风阀6,在机械振打和反吹风的同时作用下,实现了清灰。(五)脉冲喷吹袋式除尘器脉冲喷吹袋式除尘器(见图6—35)的滤尘过程大致为:含尘气体由下锥体引入脉冲喷吹袋式除尘器,粉尘阻留在滤袋外表面上,透过滤袋的净气经文丘里管进入上箱体,从出气管排出。清灰过程是:由控制仪定期顺序触发各排气阀,使脉冲阀背压室与大气相通(泄气),脉冲阀开启,则气包中的压缩空气通过脉冲阀经喷吹管上的小孔喷出(一次风),通过文丘里管诱导数倍(约一次风的5~7倍)周围空气(二次风)吹进滤袋,造成滤袋急剧膨胀振动,加之气流的反方向作用,使积附在滤袋外表面上的粉尘层脱落。这种清灰方法具有脉冲的特征,因此叫做脉冲式除尘器。压缩空气的喷吹压力为500~700kPa,脉冲时间(或喷吹时间)为0.1~0.2s,脉冲周期(喷吹周期)一般为60~180s。脉冲喷吹系统由控制仪、控制阀、脉冲阀、喷吹管及压缩空气包等组成。脉冲阀是控制系统的执行机构,其结构如图6—36所示。脉冲阀的A室接气包,B室接喷吹管,C室(背压室)接控制阀。由波纹膜片3将A、B、C室隔开,A、C室由节流孔5沟通,弹簧4压着波纹膜片挡住喷吹口6。脉冲阀的工作原理是:当控制仪无信号发来时,控制阀和脉冲阀皆处于封闭状态,A、C两室气压相等。由于波纹膜片3在C室的受压面积大于在A室的受压面积,加上复位弹簧4的压力,使波纹膜片封住喷吹口6。当控制仪发来信号时,控制阀和C室与大气相通而迅速泄压,A室压力大于C室压力,波纹膜片3移向C室,打开喷吹口,压缩空气从气包经A室和B室通过喷吹管喷向滤袋。信号消失后,控制阀关闭,C室停止排气,重新充气并回升至气源的压力,膜片重新封闭喷吹口,脉冲阀关闭,喷吹即行停止。每个脉冲阀接一根喷吹管,其上有六个对准文丘里管轴线的喷吹孔,同时喷吹六只滤袋。脉冲控制仪是向控制阀发出脉冲信号的装置。通过脉冲控制仪可以调节喷吹周期和喷吹时间,因此控制仪是脉冲喷吹袋式除尘器的关键设备,它直接影响着除尘器的清灰效果和正常工作。脉冲控制仪主要有无触点电动脉冲控制仪(即电控)、气动脉冲控制仪(即气控)和机械脉冲控制仪(即机控)三种。从使用情况看,以无触点电动脉冲控制仪居多。以上三种控制仪都是采用定时控制清灰方式,即固定喷吹周期,定时喷吹清灰。这种方式虽比人工控制清灰方式优越,但由于在实际运行中除尘器进口含尘浓度、过滤风速、喷吹压力等因素都会随时间而产生波动,因此当采用定时控制时,除尘器的实际阻力往往不同于设计的阻力(即预定的阻力)。实际阻力高于设计阻力时,除尘系统的风量会因此而降低,不但影响除尘效果,而且还会影响吸尘罩的吸尘效果;实际阻力低于设计阻力时,会造成除尘器阻力尚未达到设计阻力就过早地进行喷吹清灰。喷吹清灰次数过多不但使压缩空气消耗量增加,而且会使除尘效率下降,影响滤袋和波纹膜片的寿命。为了克服这种现象,采用定阻力控制的清灰方式,如AL-3型电控仪,即把除尘器的设计阻力作为控制仪的工作点,使喷吹周期随除尘器阻力的变化而改变。定阻力控制清灰方式能避免定时控制清灰方式存在的缺点,因而这种方式更为合理。脉冲喷吹袋式除尘器喷吹清灰用的压缩空气消耗量主要取决于喷吹压力、喷吹周期、喷吹时间以及脉冲阀数量等因素,因此,压缩空气消耗量可按下式计算:(6—31)式中 n——脉冲阀数量,个;T——喷吹周期,min;a——附加系数(包括管道漏气损失),一般取1.2;q——每个脉冲阀喷吹一次的耗气量,m3。当喷吹压力为(5—7)×105Pa、喷吹时间为0.1~0.2s时,每个脉冲阀喷吹一次的耗气量为0.01~0.034m3,计算耗气量时可取0.022m3。在通常的脉冲袋式除尘器中,为了达到必需的清灰效果,喷吹压力要求达到(5~7)×105Pa,这样不仅需要消耗过多的能量,同时一般工厂企业的压缩空气管网往往达不到这么高的压力,配置专门的空压机,又会增加设备投资和维护工作量。因此对降低喷吹压力进行了研究,提出以下两种方法。(1)用直通脉冲阀代替直角脉冲阀(见图6—37) 它与直角形(压气进口和出口成90°角)单膜片或双膜片脉冲阀相比,阻力大大减小,喷吹压力可降低约50kPa,在高压力时过滤速度可提高约10%。(2)采用低压喷吹系统 主要采取以下措施来降低喷吹压力:采用直通脉冲阀;适当加大喷吹管直径;用特制的喷嘴代替喷吹孔。试验结果表明,在同一喷吹时间下,喷吹压力为3×105Pa时的压缩空气喷吹量,与采用直角脉冲阀的脉冲喷吹袋式除尘器在6×105Pa时的喷吹量相同,即喷吹压力可降低1/2。由于喷吹压力降低,膜片的寿命可延长,维修的工作量可减少。20世纪70年代末我国从德国引进一种环隙喷吹脉冲袋式除尘器,它采用环隙式引射管进行脉冲喷吹清灰,如图6—38所示,由带有连接套管及环形通道的上体和起喷射管作用的下体组成。上下体之间有一狭窄的环形缝隙。各引射管之间借助于快速拆卸的插接管与压缩空气分配管相连接,滤袋及其套框共同嵌吊在环隙式引射管上。这种环隙喷吹结构,安装和维护简单、方便、可靠,与普通的喷孔——文丘里管式脉冲袋式除尘器相比,喷吹清灰效果好,可提高过滤风速66%以上。但压缩空气多耗25%左右。此外,脉冲阀采用双膜片结构,提高了可靠性和抗干扰能力。另外,脉冲袋式除尘器还有顺喷、对喷等结构形式,在此不一一列举。回转反吹扁袋除尘器扁袋除尘器除了图6—38所示的楔形扁袋形式外,还有回转反吹扁袋除尘器,如图6—39所示。这种除尘器外壳为圆筒形,扁袋呈辐射形布置在圆筒内,根据所需的过滤面积,滤袋可以布置成1圈、2圈甚至4圈。滤袋断面呈梯形,长边为320mm,两短边分别为40mm和80mm,袋长为3~6m。含尘气体沿简体切向引入,靠离心力作用使粗尘分离,然后进入滤袋过滤(为外滤式的),净气由上箱体引出。滤袋清灰采用回转臂反吹风方式,反吹风量约占过滤风量的15%左右,反吹风机风压约为5kPa左右,回转臂靠装在除尘器顶盖上的电动机和减速器带动。这种除尘器具有以下特点。(1)除尘器进口按旋风除尘器设计,能起局部旋风作用,以减轻滤袋粉尘负荷。(2)除尘器自带反吹风机,不受使用场合压缩空气源限制,易损部件少,反吹风作用距离大,可采用长滤袋,充分利用空间,占地面积小。(3)采用梯形滤袋在圆筒内布置,结构紧凑。据计算,在同一简体空间内,采用梯形扁袋比圆袋多32%的过滤面积。(4)除尘器上盖上设有回转揭盖及换袋人孔,换袋时不必揭上盖。(5)圆筒形外壳受力均匀,用在易爆的烟气(如电弧炉烟气)净化中,可以防止变形。存在的主要问题是,内、外圈滤袋的反吹时间不同,滤袋易损伤,各滤袋的阻力和负荷皆有差别。(七)预涂层袋式除尘器在袋式除尘器的滤袋上添加预涂层(助滤剂)来捕集污染物的除尘器称为预涂层袋式除尘器。袋式除尘器是一种高效除尘器,但传统的袋式除尘器难于处理粘着性、固着性强的粉尘,不能同时脱除含尘气体中的焦油成分、油成分、硫酸雾等污染物,否则滤袋上就会出现硬壳般的结块,导致滤袋堵塞,使袋式除尘器失效。用它来处理低浓度含尘气体时,除尘效率也不高。1962年美国一家公司在玻璃纤维上添加预涂层(助滤剂为煅烧白云石)来捕集锅炉烟气中冷凝的SO3液滴(H2SO4)获得成功,1973年吉路德又提出在铝工业中用加预涂层的滤料来捕集油雾的报告。这充分说明,在袋式除尘器的滤袋上添加恰当的助滤剂作预涂层能够同时除脱气体中的固、液、气三相污染物,为袋式除尘器的应用开创了新的途径。预涂层袋式除尘器的除尘系统如图6—40所示,它由预除尘器、助滤剂自动给料装置、预涂层袋式除尘器(滤袋为圆筒开放型,安装在上部和下部花板上)、排风机和消声装置等组成。预除尘器内装有金属纤维状填充层,用以除去粗粉尘,并起阻火器作用。在起始含尘浓度较低和没有火星进入预涂层袋式除尘器的情况下,可以不设置预除尘器。过滤时,带有气、液相污染物的含尘气体先进入预除尘器,除去粗粉尘,未被捕集的粉尘(包括气、液相污染物)随气流从预涂层袋式除尘器顶部进入滤袋室,形成筒形滤袋时,粉尘被阻留在滤袋内表面的预涂层上,净化后的气体经风机排入大气中。随着粉尘在滤袋上的积聚,粉尘附着层逐渐增厚,除尘器阻力也相应增加。当阻力达到规定数值时,反吹风机构和振动器(图中未示出)同时动作,对滤袋进行反吹清灰,将粉尘附着层和阻滤剂过滤层一起清落下来。清灰后,助滤剂自动给料装置重新进行添加作业,添加时间可由定时器控制。由于除尘器是多室结构,所以各室可按确定的程序进行添加作业和实现过滤与清灰过程。用于预涂层袋式除尘器的助滤剂尚未定型,仍处于研制阶段。一般说来,比表面积大,涂于滤袋后不致使过滤阻力增加过多,并能吸附、吸收或中和气、液相污染物的微细粉料适合作助滤剂。选择恰当的助滤剂是提高预涂层袋式除尘器捕集效果的关键。例如用比表面积大于45m2/g的氧化铝粉末,在袋式除尘器前的反应器中吸收从铝电解炉产生的带有氟化合物的气体时,净化效率可达99%以上。预涂层袋式除尘器有以下几个特点。(1)由于助滤剂的作用,预涂层袋式除尘器能净化传统的袋式除尘器所不能净化的含有焦油成分、油成分、硫酸雾、氟化物和露点以下的含尘气体,对粘着性、固着性强的粉尘也比较容易处理。(2)由于助滤剂起着保护滤料表面的作用,故滤袋的使用寿命可以延长。(3)可以作为空气过滤器,用于净化精密机器装配车间、电气室、制药厂、净化室,大型空压机进口的低浓度含尘空气。虽然预涂层袋式除尘器和助滤剂在捕集某些气、液相污染物上已确认有效,但都是对特定的污染物和特定的工艺过程中取得的实践经验,对其他污染物和工艺过程是否适用还有待进一步研究和探讨。

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