除塵器的類型與性能解析
來源：東莞市綠峰環(huán)保機(jī)電工程有限公司 閱讀：2404 更新時(shí)間：2009-10-14 15:22
除塵器的類型與性能
各類除塵器的原理主要是利用作用于塵粒上的各種作用力的一種或同時(shí)利用幾種進(jìn)行除塵的有．
① 重力除塵器
② 慣性除塵器
③ 旋風(fēng)除塵器
④ 過濾式除塵器
⑤ 電陳塵器
不對(duì)含塵氣體或分離的塵粒進(jìn)行潤濕的除塵設(shè)備，稱為干式除塵設(shè)備。
用水或其他液體，使含塵氣體或分離的塵粒進(jìn)行潤濕的除塵設(shè)備，稱為濕式除塵設(shè)備？煞譃椋
① 貯水式：如自激型除塵器和螺旋水膜除塵器等。
② 加壓式：如文氏管洗滌器和噴霧洗滌器等。
③ 旋轉(zhuǎn)式：如泰森洗滌器等。
各種類型除塵設(shè)備的性能、選擇和應(yīng)用在后面有介紹，現(xiàn)僅就各類常用除塵設(shè)備的適用范圍和概略的性能，進(jìn)行分述。
重力除塵器
重力除塵器的沉降速度太小，僅為離心沉降速度的幾十分之一，因此一般只用于分離50um以上的塵粒。所以重力沉降室通常主要是用于除去粗塵粒的預(yù)除塵上。但是在配管途中及其他型式的除塵器內(nèi)，借重力而分離捕集的粒子量也相當(dāng)多。這種場合，要消除沉降堆積的粉塵是困難的，應(yīng)予注意。圖是以低速輸送粉塵的圖示。管道傾斜的角度要比粉塵沿壁面滑下的角度大些，這樣，粉塵氣流和沉積在管道里的粉塵可以順利地向最下部的粉塵取出口滑落。這種低速排氣管路系統(tǒng)，在同樣氣量、相同距離的情況下，管路的壓力損失小，具有運(yùn)行費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)，但其管徑較粗，設(shè)備費(fèi)用高。
慣性除塵器
慣性除塵裝置種類很多，可以分為碰撞式和回轉(zhuǎn)式。慣性除塵器可以處理高溫含塵氣體，適宜安裝在煙道、管道內(nèi)使用。一般用于除去十幾u(yù)m到數(shù)十um的比較粗大的塵粒，或作為預(yù)除塵器。其阻力因形式不同而有很大差異，通常為20～100mmH2O。
在一些迷宮型除塵裝置中，容易引起粉塵堵塞，因此，要充分掌握粉塵的性質(zhì)，并考慮用沖擊、洗滌等方法來清除粉塵。
慣性除塵器
慣性除塵器是利用粉塵在運(yùn)動(dòng)中慣性力大于氣體慣性力的作用，將粉塵從含塵氣體中分離出來的設(shè)備。這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單，阻力較小，但除塵效率較低，一般常用于一級(jí)除塵。
一、工作原理
圖所示是含塵氣體沖擊在兩塊擋板上時(shí)的除塵原理。含塵氣體以一定的進(jìn)口速度沖擊到擋板1上，具有較大慣性力的大顆粒也撞擊到擋板1上而被分離捕集。小顆粒則隨著氣流以R1的半徑繞過擋板1，由于擋板2的作用，使氣流方向發(fā)生轉(zhuǎn)變，小顆粒以借助離心力被分離捕集。如氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為R2，圓周切向速度為U,這時(shí)小顆粒也的離心力與成正比。因此，粉塵粒徑越大，氣流速度越大，擋板板數(shù)越多和距離越小，除塵效率就越高，但壓力損失也越大。
常見的慣性除塵器形式見圖。一般都設(shè)置某種形式的障礙物。這類除塵器分離臨界粒徑為20～30um以上，壓力損失以考慮氣流動(dòng)壓部分為宜，通常為10～100mm。
旋風(fēng)除塵器
旋風(fēng)除塵器應(yīng)用最廣泛，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，除塵效率較高，操作簡易，價(jià)格低廉。為了提高除塵效率，降低阻力，己出現(xiàn)各種型式的旋風(fēng)除塵器，如螺旋型、蝸旋型、擴(kuò)散型、旁路型、旋流型和多管式除塵器等。
目前在粉塵粒子較粗、含塵濃度較大、要求除塵效率不太嚴(yán)格和高溫高壓條件下或是在流化床反應(yīng)器內(nèi)以及作為高效除塵器的預(yù)除塵器等方面，旋風(fēng)除塵器仍不失為良好的除塵設(shè)備。對(duì)數(shù)微米以上(如>5pm)的塵粒使用小型高效旋風(fēng)除塵器有著良好的性能，對(duì)大氣量可以采用數(shù)個(gè)至數(shù)十個(gè)并聯(lián)設(shè)置的多管式除塵器。當(dāng)然設(shè)計(jì)與管理這種小型旋風(fēng)除塵器(如直徑<0.3m)或 多管旋風(fēng)除塵器須注意其結(jié)構(gòu)應(yīng)與處理的氣體和粉塵的特性相適應(yīng)，否則也可能導(dǎo)致不良后果(如堵塞與磨損等)。
但另一方面，它對(duì)細(xì)微塵粒(如<5um)的分離效率仍很低，而這種數(shù)微米以下的粉塵顆粒正是污染大氣的主要危害。為了保護(hù)環(huán)境以及進(jìn)一步提高化工等產(chǎn)品的質(zhì)量和降低成本，顯然單純使用旋風(fēng)除塵器分離含塵氣體是不能滿足要求的。
靜電除塵器
各種電除塵器由于具有效率高、阻力低，能適用于高溫(＜400度)和除去細(xì)微粉塵等優(yōu)點(diǎn)，獲得了比其它除塵器更快的發(fā)展。其缺點(diǎn)主要是初投資大。但日常操作費(fèi)用較低。
除塵器的投資費(fèi)用與要求達(dá)到的除塵教率有關(guān)，因此以按要求達(dá)到的除塵效率來比較經(jīng)濟(jì)效果較為合理。例如某一用于水泥回轉(zhuǎn)窯的除塵器，氣體處理量為170000m3/h，當(dāng)要求效率為99%時(shí)，電除塵器的初投資高于布袋除塵器；而要求效率為97%時(shí)，電除塵器的初投資就低于袋式除塵器了。當(dāng)然在作經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，還得考慮各單位的具體情況，不能照套。此外，各種除塵器有它適用的技術(shù)條件，例如當(dāng)處理氣量大于170000m3/h時(shí)，采用電除塵器較為經(jīng)濟(jì)，而對(duì)于比電阻低于10或高于10的粉塵，由于其電除塵效果將惡化，故不宜選用電除塵器，或者需要采用某種預(yù)處理后才能應(yīng)用靜電除塵器。
關(guān)于減少電除塵器的耗電量，運(yùn)用空調(diào)技術(shù)使高電阻含塵氣體也能獲得很好效果，使除塵操作處于最佳條件和提高除塵率等問題也正在開展研究。
濕式除塵器
濕式除塵器類型很多，但最具有代表性的是文氏管洗滌器。各種干式除塵器如能進(jìn)行濕法操作(如濕式電除塵、濕式旋風(fēng)除塵器等)除塵效率也都有明顯提高。
濕式除塵器具有投資低，操作簡單，占地面積小，能同時(shí)進(jìn)行有害氣體的凈化、含塵氣體的冷卻和加濕等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于處理高溫高濕和有爆炸性危險(xiǎn)的氣體的凈化。
文氏管洗滌囂主要用于凈化細(xì)微粉塵，能除去1～5um的塵粒，效率高，而且不會(huì)產(chǎn)生二次飛揚(yáng)，特別對(duì)粒徑在1um以下具有粘附性和潮解性的粉塵，更是適宜，因而在很多部門都得到采用。但是它有比較大的缺點(diǎn)，首先是壓降大。當(dāng)除去1um以上的塵粒時(shí)，壓降為200mmH2O左右，效率約為98%；當(dāng)粉塵粒徑小于0.5um時(shí)，壓降要高達(dá)1000mmH2O，效率也較低。其次是含塵污水的處理。文氏管洗滌器由于用水量較大，在設(shè)計(jì)與選用時(shí)必須充分考慮污水處理，以免造成水源的污染。
貯水式除塵器(如自激式、水膜式等)雖然它的除塵效率不如文氏管洗滌器高，但因其用水量少，阻力較低，因而也得到了比較廣泛的應(yīng)用。
我國有的化工廠，向半水煤氣鼓風(fēng)機(jī)(5200rpm)內(nèi)直接噴水，對(duì)除塵降溫皆起了明顯的效果。除塵效率達(dá)80～90%，氣體出口溫度顯著下降，以致省去了原有的冷卻塔，鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期也由500～600小時(shí)提高到3000～5000小時(shí)，同時(shí)變換觸媒的壽命也大大延長，有力促進(jìn)了生產(chǎn)。
袋式除塵器
袋式除塵器是一種較老的除塵器，早期用人工或機(jī)械振打清灰，因而其應(yīng)用受到限制。1950年以來，由于逆向噴吹型和脈沖噴吹型的發(fā)明與應(yīng)用，使 袋式除塵器的除塵與清灰實(shí)現(xiàn)了連續(xù)操作，而且阻力穩(wěn)定，氣速高，內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)機(jī)件和設(shè)計(jì)簡單等。隨著新型耐用、耐腐蝕、耐高溫(達(dá)300度)、低壓降、易清灰的濾材的應(yīng)用，特別是非織物的聚合物濾材和金屬絲—織物混合物濾材的發(fā)展，應(yīng)用日益廣泛，成為主要的高效除塵器。它對(duì)細(xì)微粒(1～5um)的效率在99%以上，還可以除去1um甚至0.1um的塵粒。 袋式除塵器的適應(yīng)性也比較強(qiáng)，不受粉塵比電阻的影響，也不存在水的污染問題。在選取適當(dāng)?shù)闹鸀V劑條件下，能同時(shí)脫除氣體中的固、氣兩相污染質(zhì)。由于這些特點(diǎn)，預(yù)料在今后的除塵操作中，布袋除塵器可能居于比較領(lǐng)先的地位。但其過濾速度低，壓降大，占地面積大，換袋麻煩等缺點(diǎn)，極需進(jìn)行改進(jìn)。
評(píng)價(jià)除塵器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性主要依據(jù)是年成本費(fèi)用。美國環(huán)境研究公司J D等人，以燒煤鍋爐為對(duì)象，進(jìn)行了布袋除塵器的中間試驗(yàn)。選定120000Nm3/h，130度的燒煤鍋爐煙氣(含硫0.6%)作出三種高效除塵方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，如圖所示。由圖或表可知，從三種除塵設(shè)備的最高除塵效率的基建費(fèi)(初投資)看，以袋濾器最低，電除塵器次之，而文氏管洗滌器則最高，而其效率又最低。從年操作費(fèi)看，在相同效率(99.5%)下，靜電除塵器要比脈沖布袋除塵器低25%左右，而文氏管洗滌器則由于動(dòng)力消耗大就更大。作為全面衡量的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的年成本費(fèi)，脈沖布袋除塵器大概要比電除塵器便宜20～25%，而且在除細(xì)微塵粒方面具有更大的效率。文氏管洗滌器的年成本費(fèi)表明，它沒有競爭能力。
脈沖袋式除塵器的發(fā)展和推廣應(yīng)用一個(gè)重要條件是它的除塵布袋問題(即制成濾布的纖維材質(zhì))。五十年代以前使用的除塵濾袋主要是棉、毛織品，以后由于應(yīng)用合成纖維(特別是耐高溫、耐腐蝕纖維)取得成功，為推廣應(yīng)用袋式除塵器提供了非常有利的條件。也因此打破了二十多年前處理200度以上高溫含塵氣體時(shí)只能使用電除塵器和洗滌器的局面，使布袋式除塵器的應(yīng)用進(jìn)入高溫領(lǐng)域。
玻璃纖維濾料已有二十多年的歷史，它的成本低，耐溫性能高，是主要的耐高溫濾料。為了提高其抗彎折及耐腐蝕性能，在處理方法上除了采用硅酮、硅酮+聚四氟乙烯、硅酮+聚四氟乙烯+石墨外，同外又發(fā)展了以特殊化學(xué)劑為基質(zhì)的第四代處理方法(代號(hào)Q70、Q75)，耐溫可達(dá)330度。我國也在積極進(jìn)行研制，如經(jīng)石墨—聚四氟乙烯紗線浸漬處理織成的圓筒玻璃布，在制酸工藝200～300度的腐蝕性煙氣中使用，壽命可達(dá)一年以上。
在合成纖維方面，聚酯纖維已廣泛用于各工業(yè)部門。高溫尼龍(聚脂亞胺纖維，國外的商品名稱為Nomex)，耐溫220度，使用壽命比玻璃釬維高2～10倍，從1965年甩于工業(yè)以來，發(fā)展迅速，已成為一種通用的耐高溫濾科。
為了耐更高的溫度，工業(yè)中也有應(yīng)用聚四氟乙烯纖維(Teflon)甚至金屬纖維(不銹鋼)作濾料，但由于造價(jià)高其應(yīng)用受限制。
為了進(jìn)一步提高過濾效率，近年來用短纖維Glamex作底層，以針刺法刺入細(xì)玻璃纖維制成氈，稱為Glamex濾料。1970年以來用于瀝青、炭黑等工業(yè)的煙氣凈化，獲得良好效果。
作為高溫袋式除塵器的濾料，國內(nèi)已試制出較好的針刺滌綸氈，預(yù)計(jì)將以此來代替目前使用的208單面滌綸布。
從清灰方式來看，氣環(huán)式袋式除塵器，雖然具有連續(xù)操作、壓力損失穩(wěn)定、過濾速度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在著袋子壽命短，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)維修頻繁等問題，使其發(fā)展受到限制。而脈沖噴吹型袋式除塵器與前者相比由于內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，故濾袋壽命長(一般在1～3年)，維修簡單，應(yīng)用廣泛。
百葉式除塵器
百葉式除塵器 含塵氣體從入口進(jìn)入后，粉塵由于慣性力的作用沖入下部灰斗，慣性較小的細(xì)微粉塵隨被凈化的氣體穿過百葉板間的縫隙經(jīng)排氣管排出。百葉式除塵器常與旋風(fēng)除塵器配合使用。
百葉的作用是把氣流分成兩部分，一部分是被凈化的氣體，約占?xì)怏w總量的80～90%。另一部分占?xì)怏w總量10～20%，內(nèi)集中了被捕集的粉塵。為保證除塵效率，需將這部分的含塵氣抽出進(jìn)往旋風(fēng)除塵器或其他高效效塵器進(jìn)行二級(jí)除塵。
(一)除塵效率
百葉式除塵器除塵效率較低，對(duì)于20um以下的塵粒不能很好地捕集。當(dāng)抽氣率為10%，壓力損失為400～500Pa時(shí)，在百葉式除塵器與旋風(fēng)除塵器配合使用的情況下，其除塵效率如表。如果抽氣率從10%增加到20%，除塵效率可有較大挺高，見表。
(二)壓力損失
百葉式除塵器的壓力損失按下式計(jì)算：
式中：P——百葉式除塵器的壓力損失
r——氣體重度
Q——通過百葉板縫隙的氣量
F——百葉板縫隙的總面積
C——百葉板縫隙的收縮系數(shù)
(三) CDQ型百葉式除塵囂
CDQ型百葉式除塵器有帶有箱體的CDQ-K型和不帶箱體的CDQ型(結(jié)構(gòu)尺寸見圖和表)。處理氣量為560～18750m/h，其技術(shù)性能見表。一般與旋風(fēng)除塵器配合使用。
