Question

　袋式除尘器

Answer 1

袋式除尘器是把含尘气体用布袋过滤使之净化的除尘设备。它具有结构简单、维护方便，适应性强，除尘效率高，一般可达98%以上。因此它是应用较广泛的高效除尘器。

袋式除尘器结构形式很多，有机械振打袋式除尘器、机械振打与反吹风的袋式除尘器、脉冲喷吹清灰袋式除尘器及反吸风袋式除尘器等。

一、构造与工作原理

袋式除尘器如图8-5所示，它主要由许多组倒挂在外壳3内的袖筒式布袋4及其上的振打装置7组成。外壳内分成许多间，每间有8～12只袋子。含尘气体由进气管1经外壳下部分配入每间的布袋中进行过滤，过滤后的气体经闸门6到排气管排出。排气管后面装有通风机（图中未示出），依靠通风机的抽吸作用使气体流动。布袋顶部挂在铁架上，铁架与壳外的振打装置相连。过滤一段时间（5～8min）后，布袋内壁上积了不少粉尘，这时振打装置即自动将闸门6关闭，使含尘气体暂不进入，同时振打铁架上的布袋，将其中的粉尘抖下，落到下部的锥形灰斗2中。各个袋子轮流交替地被振打，当其中某一个在振打抖灰时，其余仍在工作，因此，每个袋子虽然是间歇地进行工作，但是整个系统却是连续工作的。有些袋式除尘器采取从反方向吹入清洁空气进行抖灰，当空气透过布袋时把布袋内壁积聚的粉尘抖下，这样可避免布袋因经常振动而过早损坏。也有机械振打抖灰和反向吹风抖灰同时并用的，这样可缩短抖灰时间，使整套设备的处理能力提高。

袋式除尘器布袋的直径为100～210mm，长度为2～3.5m。为防止振打和反吹时袋子被压紧，在袋子内有若干只作等距离排列的钢环将袋子撑着。

图8-5　袋式收尘器

1-进气管；2-灰斗；3-外壳；4-布袋；5-排气管；6-闸门；7-振打装置

二、袋式除尘器的性能及选型计算

（一）性能

袋式除尘器主要采用滤料（织物或毛毡）对含尘气体进行过滤，使粉尘阻留在滤料上，以达到除尘的目的。过滤的过程分两个阶段，首先是含尘气体通过清洁滤料，这时起过滤作用的主要是纤维。其次，当阻留的粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入到滤料内部，一部分覆盖在表面上形成一层粉尘层，在这一阶段中，含尘气体的过滤，主要是依靠粉尘层进行的，这时粉尘层起着比滤料更为重要的作用。这两个不同阶段，对效率及阻力的考虑都有所不同，对于工业用袋式除尘器，除尘的过程主要在第二阶段进行。

图8-6所示的是在滤料不同状态下的除尘效率。由图上可以看到对于洁净滤料（新滤料或清洗后的滤料）除尘效率最低，随着滤料上阻留的粉尘量增多，除尘效率也不断增加，但增加到一定程度时，需要进行清灰，清灰后阻力下降，由于滤料中仍保留一部分粉尘，故阻力和效率都不会回复到原始状态，清灰后效率下降的多少，与清灰是否彻底和滤料种类有关。

图8-6　滤料不同状态下的除尘效率

1-积尘的滤料；2-振打后的滤料；3-洁净滤料

除尘器的性能在很大程度上取决于过滤风速的大小。风速过高会使积于滤料上的粉尘层压实，阻力急剧增加。由于滤料两侧的压差增加，使粉尘颗粒渗入到滤料内部，甚至透过滤料，致使出口含尘浓度增加。这种现象在滤料刚清完后情况更为明显（图8-7）。过滤风速高时还会导致滤料上迅速形成粉尘层，引起过于频繁的清灰。

在低风速的情况下，阻力低，效率高，然而需要过大的设备，占地面积也大，因此，过滤风速的选择要综合粉尘的性质（粒度大小、含尘浓度等）、滤料种类、清灰方法等因素来确定。表8-7列出了某些数据，可供参考。

图8-7　出口含尘浓度与过滤风速的关系

1-刚清灰后；2-两次清灰之间；3-清灰前

（二）设计和选型计算

1.过滤速度

为了使除尘器的阻力不致太大，单位面积布袋所过滤的气体量就不能太多。单位时间内、单位面积的布袋通过的气体体积称为过滤速度，单位是m³/（s·m²）或m/s。过滤速度

非金属矿产加工机械设备

式中　v——过滤速度（m/s）；

Q——气体流量（m³/h）；

A——布袋面积（m²）。

表8-7　袋式除尘器推荐的过滤风速（m/min）

①指基本上为高温的粉尘，多采用反吹风清灰过滤器捕集。

过滤速度对除尘器的流体阻力、除尘效率、布袋面积以及布袋的使用寿命等都有影响。过滤速度大，除尘器的流体阻力大，除尘效率低，布袋的使用寿命短，但布袋的面积小；反之，过滤速度小，除尘器阻力小，除尘效率高，布袋使用寿命长，但布袋的面积大。

过滤速度根据粉尘的性质由经验确定。气体温度高、含尘浓度大、粉尘粒度小，过滤速度应取小些；反之可取大些。通常过滤速度取为1～3m/min。表8-8数据可供参考。

表8-8　对于各种粉尘的过滤速度

2.阻力

布袋的流体阻力与过滤速度、粉尘负荷、布袋的表面状况以及抖灰的效果等有关，可用下式计算：

△p＝△p₁＋△p_a

或　

在上面两式中：

△p——布袋的总阻力（Pa）；

△p₁——滤布本身的阻力（Pa）；

△p_a——粉尘层的阻力（Pa）；

η——气体粘度（Pa·s）；

v——过滤速度（m/s）；

ξ₁——滤布的阻力系数（m^-1）；

α——粉尘层的比值（m/kg）；

m——滤布的粉尘负荷（kg/m²）。

滤布的粉尘负荷

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式中　c——气体的含尘浓度（kg/m³）；

v——过滤速度（m/s）；

t——两次抖灰之间的时间间隔。

为了计算滤布的粉尘负荷，除了要知道气体的含尘浓度外，还要确定两次抖灰之间的过滤时间。由式（8-8）可知，过滤时间短，滤布的粉尘负荷小，对相同的过滤速度，除尘器的阻力小，但是频繁的振打，使实际用于过滤的布袋减少，而且布袋容易损坏。过滤时间一般在5～8min之间选择。

表8-9　某些滤布的阻力系数

布袋的阻力系数取决于滤布的结构，某些滤布的阻力系数示于表8-9中，可供计算时参考。

粉尘层的比阻与尘粒大小、粉尘层的空隙率以及粉尘的负荷有关，可在10⁹～10¹²m/kg的范围内变动，通常为5×10⁹～5×10¹⁰m/kg。

在一般情况下，滤布本身的阻力△p₁＝50～200Pa，粉尘层的阻力△p₁＝500～2500Pa。

3.布袋面积

布袋的总面积

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式中符号的意义和单位同前。

设每个布袋的面积为f，则布袋数目

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如每间中布袋数目为i，则间数

非金属矿产加工机械设备

对于以机械振打方法抖灰的除尘器，实际的间数至少应为k+1间。对于过滤时间短、振打时间长而间数又多的除尘器，如果过滤时间小于振打时间的k倍，则间数还应适当增加。

气体通过袋式除尘器的阻力除布袋阻力△p以外，还有经进、出口管，除尘器外壳和管道等地方的阻力，这些阻力可按流体力学的一般方法计算，通常可估计为150～200Pa。

袋式除尘器的规格和主要技术性能如表8-10所示。