1 设备简介
布袋过滤器是出现较早的一种过滤设备。现在已成为工业部门大量使用的过滤设备之一。布袋过滤器的过滤机理是,当含有粉尘(或固体颗粒)的气体通过滤料层时,只让气体穿透过去,而粉尘被阻留在滤料表面上。产生这种阻留的原因是扩散、钩住、惯性、筛分、重力等几种机制的相互作用所致。这几种机制对过滤效果的影响如下图所示。
过滤效果影响
在上述机制作用下,含尘气体以0.5~5米/分速度穿过滤料层,尘粒在滤料层运动的时间仅0.01~0.5秒。在这一瞬间,气体携带的尘粒被有效地分离出来。此分离过程有两个步骤:一是滤料纤维层对尘粒的捕集;二是粉尘良对尘粒的捕集。从某种意义讲,后一步骤起着更重要的作用。在新滤料使用的初期,基本上是纤维层对尘粒的捕集。当含尘气体垂直通过滤料时,纤维的间隙渐渐形成尘粒“架桥”现象,而纤维成为尘粒架桥的“梁”和“柱”,然后形成粉尘层。粉尘层的尘粒之间的缝隙往往比纤维之间的缝隙还窄,粉尘层对尘粒造成的扩散、钩住、筛分等效应比纤维层还强烈,分离能力也比单纯滤料高。
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2 分离原理
典型的布袋过滤器的结构原理见图下图。
布袋过滤器
它主要是依靠含尘气流通过过滤介质来达到分离目的,是筛分、惯性碰撞、拦截、扩散和静电等综合作用的结果。
1、筛分
过滤时。直径大于滤布纤维空蒙或过布上粉尘间空蒙的粒子就被截留下来。当滤布表面上形成一定厚度的粉尘基后,这种筛分作用会更加显著。
2、惯性碰撞
在惯性碰撞效应中,颗粒的惯性起主导作用。颗粒质量越大、过谑气速超高,惯性作用就越强。
3、拦截
当颗粒尺寸dp与捕集体尺寸D的比值R较大时,拦截作用较为突出。一般用直接拦截比R表示拦截效率。
4、布朗扩散
粒子会绕着其壳线晃动,产生布朗运动。在离滤布表面很近时,就会与其接触而得到分离。气速降低、粒径减小时,扩散作用会增强。
5、静电怍用
粉尘及滤布纤维都可能会带电,从面引起两者相吸或相斥,影响布袋过滤器的分离效率。
粉尘在以上作用的综合影响下,逐渐被捕集在滤袋表面上,形成粉尘初层。粉尘初层是布袋过德器的主要过滤层,比滤布的作用更为重要,清灰时不应破坏粉尘初层,否则会使除尘效率显著降低。当粉尘在滤布上积聚一定程度,过滤器阻力达到一定数值时,要及时清灰。
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3 选择
根据以上原理制成的布袋过滤器种类很多。以布袋的形式划分有圆布袋和扁布袋;以进风口的位置划分有上进风和下进风;以清灰方式划分有手动清灰、机械振打、脉冲喷吹和反吹风清灰等。
布袋过滤器和其他气固分离设备相比,优点是:过滤效率高,一般能保持过滤效率在99%以上,因此过滤后排出的气体含尘较少;在过滤速度选择得当的情况下,入口粒子浓度的变化对过滤效率和压力损失影响不大,运行稳定性较高,适应性较强;便于回收粉料,实现综合利用。缺点是:检查和更换滤袋劳动量大,工作条件不佳;过滤气体的温度受滤料耐温的限制。
为了充分发挥和利用布袋过滤器的优点,正确地选用和设计布袋过滤器是非常重要的。选用或设计布袋过滤器,首先应了解清楚生产工艺流程和操作条件,了解清楚烟气的数量、成分、含尘浓度和状态参数(温度、湿度和压力)。同时,根据这些情况选择合适的滤料、清灰方式和灰尘(或物料)排出装置等。铝电解烟气有两个特点:一是烟量大,每生产一吨铝,电解槽排烟系统的烟气量达15~20万米3,一个年产6万吨铝的电解系列,每小时排烟量为100~140万米3;二是成分杂,烟气成分中除氟化氢外还有二氧化碳、二氧化硫,自焙槽还有沥青挥发物,而且排炯温度达70~90℃。千法净化铝电解烟气需要添加相当数量的氧化铝,使烟气中物料浓度高达20~100克/米3。根据烟气数量大、成分杂和物料浓度高的特点,需要专门设计并制造能处理5×104~1X106米3/小时烟气量的大型专用布袋过滤器。