脉冲袋式除尘器过滤风速的正确选择及设计计算方法

布袋式除尘器过滤风速的正确选择及设计计算方法合理地在设计布袋袋式除尘器工作中选定除尘器的过滤风速十分重要。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，也具有极重要的经济意义。那么，如何正确地选定过滤风速呢？下面请跟随笔者一起了解一下过滤风速选择偏低或偏高都有自己的优点和缺点。过滤风速偏低时，可以提高除尘效率，增强清灰能力，延长清灰周期，从而延长滤袋使用寿命。但是，过滤风速选择偏低，就需要相应的增加除尘器的过滤面积和体积，由此将会带来设备的占地面积亦相应加大，投资增加的问题；过滤风速偏高时，可以减小过滤面积和体积，降低占地面积，降低投资。但是，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，首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。首先，对于粉尘及含尘气体的性质应该掌握以下几点：第一，要弄清粉尘的粘性。对布袋式除尘器，粘性的影响更为突出，因为除尘效率及过滤阻力在很大程度上取决于从滤料上清除粉尘的能力。第二，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集合体，单纯用平均粒径来表征这种集合体是不够的。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，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。第二，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，借助扩散效应能有效地捕集，适当降低过滤风速可以提高除尘效率；粒径为5-15μm以内的粉尘，借助惯性效应能有效地捕集，提高过滤风速可以提高除尘效率。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、容重有极大的关系。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完全取决于清灰周期。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。怎样计算选择袋式除尘器气箱式脉冲袋式除尘器气箱脉冲布袋除尘器脉喷袋式除尘器单机布袋除尘器旋风除尘器计算袋式除尘器的处理气体时，首先要求出工况条件下的气体量，即实际通过袋式除尘器的气体量，并且还要考虑除尘器本身的漏风量。这些数据，应根据已有工厂的实际运行经验或检测资料来确定，如果缺乏必要的数据，可按生产工艺过程产生的气体量，再增加集气罩混进的空气量(约20%～40%)来计算。过滤风速的大小，取决于含尘气体的性状、织物的类别以及粉尘的性质，一般按除尘设备样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。多数反吹风袋式除尘器的过滤风速在0.6～13/m之间，脉冲袋式除尘器的过滤风速在1.2～2m/s左右，玻璃纤维袋式除尘器的过滤风速约为0.5～0.8m/s。下表所列过滤风速可供选取参考。粉尘种类清灰方式自行脱落或手动振动机械振动反吹风脉冲喷吹炭黑、氧化硅(白炭黑)、铝、锌的升华物以其它在气体中由于冷凝和化学反应而形成的气溶液、活性炭、由水泥窑排出的水泥。0.25～0.40.3～0.50.33～0.600.8～1.2铁及铁合金的升华物、铸造尘、氧化铝、由水泥磨排出的水泥、碳化炉长华物、石灰、刚玉、塑料、铁的氧化物、焦粉、煤粉0.28～0.450.4～0.650.45～1.01.0～2.0滑石粉、煤、喷砂清理尘、飞灰、陶瓷生产的粉尘、炭黑（二次加工）、颜料、高岭土、石灰石、矿尘、铝土矿、水泥（来自冷却器）0.30～500.50～1.00.6～1.21.5～3.0过滤面积的确定(1)总过滤面积根据通过除尘器的总气量和先定的过滤速度，按下式计算总过滤面积：求出总过滤面积后，就可以确定袋式除尘器总体规模和尺寸。(2)单条滤袋面积单条圆形滤袋的面积在滤袋加工过程中，因滤袋要固定在花板或短管，有的还要吊起来固定在袋帽上，所以滤袋两端需要双层缝制甚至多层缝制：双层缝制的这部分因阻力加大已无过滤的作用，同时有的滤袋中间还要固定环，这部分也没有过滤作用。倒2大、中型反吹风除尘器中，滤袋长10m，直径0.292m，其公称过滤面积为0.0292×10＝925m；如果扣除没有过滤作用的面积0.75m，其净过滤面积由8.25-0.75＝7.5m。由此可见，滤袋没用的过滤面积占滤袋面积的5%～10%，所以，在大、中除尘器规格中应注明净过滤面积大小。但在现有除尘器样本中，其过滤面积多数指的是公称过滤面积，在设计和选用中应该注意。(3)滤袋数量求出总过滤面积和单条除尘布袋的面积后，就可以算出滤袋条数。如果每个滤袋室的滤袋条数是确定的，还可以由此计算出整个除尘器的室数。尽管在除尘器的设计或选用中按需要确定室数，但从场地布置和维修方便考虑，常把超过6个室的除坐器的室数定为双排。把少于5个室的除尘器的各室定为单排。4、阻力计算袋式除尘器的阻力由3部分组成：(a)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；(b)滤袋的阻力，指来滤粉尘时滤料的阻力，约50～150Pa；(c)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j～10倍。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：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。滤尘量可由下式计算：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袋式除尘器阻力均不相同，因此，很难用某一表达方式进行计算。一般的过滤风速为0.5～3m/h时，本体阻力大体在50～500Pa之间。但是，在考虑本体结构阻力时，应同时考虑一定的储备量。袋式除尘器过滤风速的大小决定了袋式除尘器整体的运行效率和成本的大小。因此，我们要了解如何选取过滤风速的大小。过滤风速的大小，主要由含尘气体的性状、织物的类别以及粉尘的性质来决定的，一般情况下都是按照除尘设备样本推荐的数据及使用者的实践经验选取。脉冲袋式除尘器的过滤风速在1.2～2m/s左右，玻璃纤维袋式除尘器的过滤风速约为0.5～0.8m/s。主要的选取参数主要有以下几种。一．按照不同种类的粉尘的清灰方式不同炭黑、氧化硅(白炭黑)、铝、锌的升华物以其它在气体中由于冷凝和化学反应而形成的气溶液、活性炭、由水泥窑排出的水泥。过滤风速在0.25～0.40.3～0.50.33～0.600.8～1.2m/s。铁及铁合金的升华物、铸造尘、氧化铝、由水泥磨排出的水泥、碳化炉长华物、石灰、刚玉、塑料、铁的氧化物、焦粉、煤粉。过滤风速在0.28～0.450.4～0.650.45～1.01.0～2.0m/s。滑石粉、煤、喷砂清理尘、飞灰、陶瓷生产的粉尘、炭黑（二次加工）、颜料、高岭土、石灰石、矿尘、铝土矿、水泥（来自冷却器）。过滤风速在0.30～500.50～1.00.6～1.21.5～3.0m/s。二．根据滤袋数量求出总过滤面积和单条除尘布袋的面积后，就可以算出滤袋条数。如果每个滤袋室的滤袋条数是确定的，还可以由此计算出整个除尘器的室数。尽管在除尘器的设计或选用中按需要确定室数，但从场地布置和维修方便考虑，常把超过6个室的除坐器的室数定为双排。把少于5个室的除尘器的各室定为单排。除了以上的两种选取参数，含尘气体的流量、性质、浓度以及粉尘的分散度、浸润性、黏度等都是选取袋式除尘器过滤风速大小的参数。了解这些参数后，我们就可以轻松地选取袋式除尘器过滤的风速大小，以提高除尘器的运行效率，进而降低成本。布袋除尘器过滤风速的选择1过滤风速问题过滤风速的选取，对保证除尘效果，确定除尘器规格及占地面积，乃至系统的总投资，具有关键性的作用。近年来，在工程项目除尘系统设计中，对过滤风速的选取有越来越偏低的现象究其原因可能是：(1)有些设计者认为过滤风速取低一些，可以提高除尘效率，增强清灰能力，延长清灰周期，从而延长滤袋使用寿命；(2)过去有些文献或专著特别强调过滤风速不能取得太高，以免阻力增大，运行费用提高；(3)目前国产的布袋除尘(小型布袋除尘机组除外)产品样本规定的过滤风速，大都在2.5m/min以下，较为普遍的是在1.0～1.5m/min范围，对于大布袋则在1.0m/min以下，即使是采用压缩空气喷吹清灰的脉冲袋式除尘器，其过滤风速最高也只是在3.0m/min左右，超过4m/min的较为少见。于是，设计者往往易于在产品样本推荐的过滤风速下，再降低一定的数值来确定过滤面积，从而导致过滤风速取值偏低。基于上述原因，设计工作中过滤风速取低0.1～0.25m/min的现象大量存在。应该说，上述理由并非毫无道理。但是，如果轻易地降低过滤风速，即使降低的绝对值较小，如0.1～0.25m/min，由此将使过滤面积增加约10%，设备投资也将增加近10%，处理的风量越大，增加的投资必然越多，设备的占地面积亦相应加大。显然，这是不经济的；此外，孤立地看待上述理由，也是不合适的。那么，如何正确地选定过滤风速呢?实际上这是一项较复杂的工作，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。然而，从设计角度讲，应该也可以抓住主要问题进行分析。这是因为，目前国内除尘器产品中可供选择的滤料种类及其清灰方式相对讲不是很多，滤料及其清灰方式相应地易于确定；至于初始尘浓，除了工艺提供资料外，或经实测取得一手数据，或按设计者的经验确定。这就是说，影响过滤风速的尘浓、滤料及清灰方式三个因素相对的说较易合理地确定。所以，笔者认为，正确选择过滤风速的关键，首先在于弄清粉尘及含尘气体的性质，其次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。对于粉尘及含尘气体的性质，应最大限度地掌握以下几点第一，要弄清粉尘的粒径分布。粉尘的粒径是它的基础特性，它是由各种不同粒径的粒子组成的集合体，单纯用平均粒径来表征这种集合体是不够的。第二，要弄清粉尘的粘性。粘性是粉尘之间或粉尘与物体表面分子之间相互吸引的一种特性。对布袋除尘器，粘性的影响更为突出，因为除尘效率及过滤阻力在很大程度上取决于从滤料上清除粉尘的能力。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。这些参数的确定与除尘附加处理措施、过滤风速的选择有着直接间接的关系。如有的含尘气体含有氯化物等化学成份，一般氯化物易于“吸潮”，如不采取附加的措施，可能导致“糊袋”。应该承认，要全面准确地收集上述四方面的数据，从我国目前的除尘设备设计实践看，客观上还有一定的困难。但是，作为设计师，至少应对其有定性的了解。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，按Friediander的理论，对滤料单一纤维的除尘效率为式中KD、K