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袋式除塵的過濾和清灰機理—粉塵層和表面過濾機理

  袋式除塵器主要由袋室、濾袋、框架、清灰裝置等部分組成。袋式除塵器的除塵過程主要是由濾袋完成的。濾袋是各種濾料纖維織造后縫制而成。過濾機理取決于濾料和粉塵層多種過濾效應。

  粉塵層和表面過濾機理

  1、粉塵層過濾機理
  在濾料纖維的過濾機理中,如擴散、重力、慣性碰撞、靜電等作用對粉塵層都是存在的,但主要的是篩分作用。
  在袋式除塵器開始運轉時,新的濾袋上沒有粉塵,運行數分鐘后在濾袋表面形成很薄的塵膜。由于濾袋是用纖維織造成的,所以在粉塵層未形成之前,粉塵會在擴散等效應的作用下逐漸形成粉塵在纖維間的架橋現象。濾袋纖維直徑一般為20—100um。針刺氈纖維直徑多為10—20um。纖維間的距離多為10—30um,架橋現象很容易出現。架橋現象完成后的0.3—0.5mm的粉塵層常稱為塵膜或一次粉塵層。在
一次粉塵層上面再次堆積的粉塵稱二次粉塵層。
  平紋織物濾布本身的除塵效率為85%—90%,效率比較低。但是在濾布表面粉塵附著堆積時,可得到99.5%以上的高除塵效率。因而有必要在清除粉塵之后,使濾布表面殘留0.3—0.5mm厚的粉塵層,以防止除塵效率下降。問題在于除塵器運行過程中如何完成使第一次粉塵層保留,而僅僅清除第二次粉塵層,這個問題對設計和制造廠來說既是技術問題,又是一種處置經驗。因此可以說袋式除塵器的歷史,就
是循序漸進不斷完善的歷史;诜蹓m層對效率的影響,所以在粉塵層剝落部分除塵效率就急劇下降;同時,由于壓力損失減少,煙氣就在這部分集中流過。因此,幾秒鐘后濾布表面又形成了粉塵層,除塵效率又上升了,即每一清除周期可排出一定量的粉塵。另一方面,若過濾風速設計得當,到了濾布表面過濾層有一定的壓力損失(常為1000—1500Pa),即在所需的時間內過濾層達到一定的厚度時,時間與過濾風速成反比。取過濾風速為n倍,所需時間為n/1,每小時必須清除粉塵層的次數至少為n倍,實際L必須考慮清除所需的時間t(10—30s),應取n+t倍。
  另外,采用非織布型針刺氈作為濾布,一般可采用1.5—2.5厚度,這一層相當于前所述及的一次粉塵層,它存在于濾布的內層。
  煙氣與粉塵從濾布表面滲透穿過,同時用某種方法來清除灰塵,前述的兩種作用取得平衡后,在濾布的內層(毛氈型)就形成了厚度為0.5—0.7mm,由灰塵和濾布纖維交纏而成的層,這就稱為內層過濾層,相當于前述平紋織物的一次過濾層。然而煙塵重新在濾布表面上堆積而成為二次粉塵層。
  這樣內過濾層同纖維交織在一起,與二次粉塵層相比其性質大為不同,所以清除的僅僅是二次粉塵層,內過濾層就易于完全保留,因而清除粉塵后的除塵效率就不會下降。
  粉塵在濾布L的附著力是非常強的,當過濾速度為0.28m/s直徑10um的粉塵粒子在濾料上的附著力可以達到粒子自重的1000倍,5um的粉塵粒子在濾料上的附著力可以達到粒子自重的4200倍。所以在除塵濾袋清灰之后,粉塵層會繼續存在。粉塵層的存在,使過濾過程中的篩分作用大大加強,過濾效率也隨之提高。粉塵層形成的篩孔比濾料纖維的間隙小得多,其篩分效果顯而易見。
  粉塵層的形成與過濾速度有關,過濾速度較高時粉塵層形成較快;過濾速速度很低時,粉塵層形成較慢。如果單純考慮粉塵層的過濾效果。過濾速度低未見得是有利的。粉塵層繼續加厚時,必須及時用清灰的方法去除,否則會形成阻力過高,或者粉塵層的自動降落,從而導致粉塵間的“漏氣”現象,降低捕集粉塵的效果。

  2、表面過濾機理
  基于粉塵層形成有利于過濾的理論,人為地在普通濾料表面覆上一層有微孔的薄膜以提高除塵效果。所以過濾表面的薄膜又稱人造粉塵層。
  為了控制對不用粒子的捕集效率,不同用途的微孔表面薄膜其微孔孔徑是變化的。例如,過濾普通粉塵時,微孔孔徑通常小于2um;過濾細菌時,孔徑小于0.3um;過濾病毒時,孔徑小于0.05um。這種區別就像篩孔一樣,根據篩上篩下的要求,選用不同篩孔的篩網。
  表面過濾的薄膜可以覆在普通濾料表面,也可以覆在塑燒板的表面。目前濾個L覆的薄膜都是采用氟乙烯膜,底布類型達20多種,薄膜卻只有一種,薄膜的厚度在10um左右,各廠家產品略有不同。
  薄膜表面過濾的機理同粉塵層過濾一樣,主要靠微孔篩分作用。由于薄膜的孔徑很小,能把極大部分塵粒阻留在膜的表面,完成氣固分離的過程。這個過程與一般濾料的分離過程不同,粉塵不深入到支撐濾料的纖維內部。其好處是:在濾袋工作一開始就能在膜表面形成透氣很好的粉塵薄層,既能保證較高的除塵效率,又能保證較低的運行阻力;而且如前所述,清灰也容易。
  應當指出,超薄膜表面的粉塵層剝離情況與一般濾袋有很大差別,試驗證明,復合濾袋上的粉塵層極易剝落,有時還未到清灰機構動作粉塵也會掉落下來。還有另一個重要事實,即使水硬性粉塵如水泥塵在膜表面結塊初期也會被剝離下來。但是,如果粉塵結塊現象嚴重或者煙氣結露,覆膜濾料也無能為力,必須采取其他措施來解決。
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