過濾除塵器的主要種類
1 袋式過濾除塵器
袋式除塵器是目前使用最多的過濾式除塵器。其除塵效率高,對亞微米級粉塵也有很高的除塵效率,不會造成二次污染,便于直接回收干料。袋式除塵器在大氣污染的治理方面做出了巨大貢獻,目前國內(nèi)外應(yīng)用越來越廣,已占除塵設(shè)備的80%。但在燃煤電廠鍋爐高溫除塵等方面,袋式除塵技術(shù)尚未能完全適應(yīng),有待進一步改進和完善,這與濾材性能提高和技術(shù)進步密切相關(guān)。
對于袋式除塵器,新濾袋的除塵效率不高,濾袋使用一段時間后,陸續(xù)通過篩濾、碰撞、攔截、擴散、靜電和重力沉降等6 種除塵機理,使得粗塵粒首先被阻留,并在網(wǎng)孔之間產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象,很快在濾布表面形成一層所謂粉塵初層。在以后的除塵過程中,初層便成了濾袋的主要過濾層,而濾布只起著支撐骨架作用。粉塵初層形成后,使濾布成為對粗、細粉塵皆有效的過濾材料,過濾效率劇增。對于1μm 以上的塵粒,主要靠慣性碰撞;1μm 以下的塵粒,主要靠擴散:總的過濾效率可達99%以上。研究在不同條件下各種機制對除塵效率的影響,有助于控制影響袋式除塵器的工作條件,改善袋式除塵器的工作性能。
濾料是組成袋式除塵器的核心,其性能對袋式除塵器操作有很大影響。選擇濾料時必須考慮含塵氣體的特征,如粉塵和氣體性質(zhì)(溫度、濕度、粒徑和含塵濃度等)。性能良好的濾料應(yīng)容塵量大,吸濕性小,效率高,阻力低,使用壽命長;同時具備耐濕、耐磨、耐腐蝕、機械強度高等優(yōu)點。
袋式除塵器的濾料種類較多。按濾料材質(zhì)分,有天然纖維、無機纖維和合成纖維等。按濾料結(jié)構(gòu)分,有濾布和毛氈兩類。按連續(xù)使用的溫度(干態(tài)),可把濾料分為三類:低于130℃為常溫濾料;130~200℃為中溫濾料;高于200℃為高溫濾料?赡200℃以上高溫的常用濾料種類及其特性如表2 所示。
2 顆粒床過濾除塵器
顆料床除塵器是利用物理和化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定的固體顆粒如硅砂等組成過濾層,通過顆料間的空隙和曲折通道來發(fā)揮過濾作用,實現(xiàn)對氣體的除塵。顆粒床除塵器具有耐高溫、持久性好的優(yōu)點,且能連續(xù)自清灰而實現(xiàn)連續(xù)過濾除塵,除塵效率一般在90%以上,最高可達99%。
3 全濾餅式過濾除塵器
全濾餅式過濾除塵器(表面過濾器)的濾材僅僅起一個支撐濾餅的骨架作用,系統(tǒng)始終維持在一個最優(yōu)的濾餅厚度范圍內(nèi),讓粉塵形成的濾餅高效過濾粉塵。它具有耐高溫(~1000℃),不易結(jié)霧,不易堵塞,清灰效果好,操作維修方便,價格低等特點,對于超細粉塵(5μm 以下) 的煙氣排放濃度可控制在5mg/Nm3 以下,特別適用于處理粘附性強及吸濕性強的粉塵。
4 燒結(jié)多孔金屬過濾除塵器
燒結(jié)金屬除塵是利用燒結(jié)金屬多孔材料對含塵氣體進行凈化。燒結(jié)多孔金屬過濾器可以對5μm 以下的塵粒進行精細除塵。在常溫下,多孔金屬材料具有整體強度好(強度是陶瓷材料的數(shù)倍),不發(fā)生斷裂,長期工作穩(wěn)定等優(yōu)點。但是在高溫下,其強度和
耐蝕性低于陶瓷材料。
5 多孔陶瓷過濾除塵器
隨著高溫除塵技術(shù)的發(fā)展,對除塵設(shè)備的簡單化、高溫化、高效化要求日趨強烈,而陶瓷制品恰恰具有耐高溫的獨特優(yōu)勢,因此環(huán)保工作者對陶瓷過濾器日益關(guān)注。
從20 世紀(jì)70 年代以來,世界先進國家一直不斷研究各種材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷過濾器,用來進行高溫過濾除塵,已取得了良好效果。多孔陶瓷的主要物理性能指標(biāo)是孔隙率,滲透率,彎曲強度。研究表明:與其他類型的除塵器相比,多孔陶瓷過濾器的除塵效率高,可達99%以上,能除去5μm 以上的塵粒,且結(jié)構(gòu)簡單,最重要的是耐高溫,工作溫度可達800℃以上,并且在氧化、還原等高溫環(huán)境下具有良好的抗腐蝕性,因此多孔陶瓷過濾器在高溫除塵方面可起重要作用。
多孔陶瓷的制造方法主要有無粘結(jié)劑燒結(jié)工藝、反應(yīng)燒結(jié)工藝和化學(xué)蒸汽滲透工藝。制造多孔陶瓷的材料分為氧化物材料(氧化鋁、堇青石等)和非氧化物材料(碳化硅、氮化硅等)。選擇和設(shè)計多孔陶瓷的材料和制備工藝,對陶瓷過濾器的性能及價格
都有直接影響。
陶瓷過濾器按其結(jié)構(gòu)型式可分為陶瓷纖維袋式陶瓷過濾器、織狀陶瓷過濾器、燭狀(或管狀)陶瓷過濾器、交叉流式陶瓷過濾器、蜂房式過濾器幾種。按陶瓷材料特性又可分為剛性陶瓷過濾器、柔性陶瓷過濾器。
陶瓷纖維過濾器和織狀過濾器的柔度較大,故稱為柔性陶瓷。該種陶瓷的形狀極易改變,可做成多種形狀,其核尺寸較大,晶格密度較小。其組成材料包括:各種配比的氧化硅、氧化鋁、氧化硼組合;氧化鋁、氧化硅石組合;碳化硅、氧化硅組合。美國西屋公司生產(chǎn)的織狀柔性陶瓷過濾器AB312 由氧化鋁、氧化硼、氧化硅按3∶1∶2 構(gòu)成的陶瓷纖維編織而成,除塵效率達99.9%以上;德國Essen 大學(xué)研制的陶瓷纖維過濾器由氧化鋁和氧化硅纖維組合而成,能承受900℃的高溫,除塵效率達99.9%;德國BWF 公司生產(chǎn)的真空成型陶瓷纖維管耐溫>1000℃,抗熱沖擊性好。
燭狀過濾器、交叉流式過濾器、蜂房式過濾器均屬剛性陶瓷過濾器。剛性陶瓷過濾器材料可用氧化物、非氧化物及其混合物組成。最普遍的氧化物包括氧化鋁、多鋁紅柱石(3Al2O3·2SiO2)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、火燒粘土及氧化物陶瓷纖維。非氧化物包括:粘土結(jié)合的碳化硅、燒結(jié)的氮化硅、再結(jié)晶碳化硅及碳化硅強化纖維。剛性陶瓷的核尺寸較小,晶格密度較高。見報道的日本Asahi 公司生產(chǎn)的均質(zhì)堇青石陶瓷濾管孔徑為40 ~60mm, 耐溫達1000℃,抗熱沖擊性較好。
泡沫陶瓷過濾器是一種氣孔率高達70%~90%、體積密度只有0.3~0.6g/cm3,具有三維立體網(wǎng)絡(luò)骨架和相互貫通氣孔結(jié)構(gòu),強度沒有方向性變化的多孔陶瓷制品。泡沫陶瓷使用方便,價格便宜,制造工藝簡單;通常用回彈性高、孔徑均勻的泡沫塑料作為前驅(qū)體浸漬陶瓷料漿燒制而成。它除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外,且具有密度小、氣孔率高、比表面積大,對流體自擾性強等特點。
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