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袋式除尘器的设计要点

添加时间：2023-01-12 | 文章录入：秩名 | 文章来源：原创

袋式除尘器的设计要点。

袋式除尘器的工作机理是含尘烟气通过滤料（袋），过滤掉粉尘颗粒。滤料（袋）捕集的粗粉尘主要依靠惯性碰撞，捕集的细粉尘主要依靠扩散和筛分，滤料的粉尘层也有一定的过滤效果。

袋式除尘器的设计涉及很多因素。本文从以下几个方面介绍了袋式除尘器的设计要点。

1、处理风量

处理风量决定袋式除尘器的规格。一般情况下，工艺风量为工况风量。设计中应注意除尘器的使用场所和烟气温度。如果确定袋式除尘器的烟气处理温度，并通过稀释法冷却气体，则处理风量也应考虑增加稀释空气的量；

考虑到未来工艺变化，风量设计指标值应在正常风量的基础上增加5%～10%的安全系数。否则，将来一旦工艺调整增加风量，布袋除尘器的过滤速度就会增加，从而增加设备阻力，甚至缩短滤袋的使用寿命，这也是其他故障频率急剧增加的原因。但如果安全系数过大，会增加除尘器的投资和运行成本；

由于袋式过滤器的形式、过滤材料的类型和特性，过滤风速变化很大。处理风量确定后，可根据确定的过滤风速确定必要的过滤面积。

2、工作温度

袋式除尘器的工作温度是设计的重要依据。使用温度与设计温度之间的偏差将导致严重后果，因为温度受到以下两个条件的限制：一是严格限制不同滤料的*高允许温度（瞬时允许温度和长期运行温度）；其次，为了防止冷凝，气体温度必须保持在露点20℃以上。

对于高温气体，必须将其冷却到过滤材料能够承受的温度以下。冷却方式有多种，如自然风管冷却、强制风冷、水冷等，具体可根据不同工艺、冷却温度、布置和尺寸要求进行设计和选择。

3、气体成分

除特殊情况外，袋式除尘器处理的气体主要为环境空气或炉膛烟气。袋式除尘器的设计一般按处理后的空气进行计算。只有当密度、粘度、质量热容等参数与风力发电性能和管道阻力的计算以及冷却装置的设计有关时，才能考虑气体的成分。

在许多工况下，烟气中大多含有水分。随着烟气含水量的增加，袋式除尘器的设备阻力和风机能耗也发生变化。含尘气体中的水分含量可以通过实际测量确定，也可以根据燃烧和冷却的物质平衡来计算。

烟气中有无腐蚀性气体是决定滤料、除尘器壳体材质及防腐等选择所必须考虑的因素。另外，若烟气中有有毒气体，一般都是微量的，对装置的性能没有多大影响，但在处理此类含尘烟气时，布袋除尘器必须采用不漏气的结构，而且要经常维护，定期检修，避免有毒气体泄露造成安全事故。

四、入口含尘浓度

入口的粉尘浓度通常用标准体积中的粉尘质量表示。对于入口的粉尘浓度，袋式除尘器的设计应考虑以下因素

（1）设备阻力和清灰周期。当入口粉尘浓度增加时，在过滤面积相同的情况下，设备阻力也会增加。为保持一定的设备阻力，清灰周期相应缩短；

（2）过滤材料和箱体的磨损。在高浓度粉尘和强磨损条件下，磨损量与粉尘浓度成正比。除尘器入口应有导流耐磨处理技术，如烧结粉尘、氧化铝粉、硅砂粉等；

（3）预除尘器和过滤风速。当入口粉尘浓度很高时，应设计较低的过滤风速和预除尘器。但是，如果设计了具有主要沉降功能的结构形式，也可以取消预除尘器；

（4）排灰装置。排灰能力基于排出所有收集灰尘的能力。排放的粉尘量等于进出口粉尘浓度差与处理风量的乘积。多级排灰装置的容量设计应以下层排灰容量大于上层排灰容量为准。

5、出口粉尘浓度

出口粉尘浓度必须低于环保法规和国家卫生标准的规定值。袋式除尘器出口的粉尘浓度根据过滤器的结构形式、滤料类型和粉尘性质而变化，一般在1~50mg/m3之间。当存在铅和镉等有害物质时，出口浓度要求特别低。根据不同的用途和工艺特点，选择不同的袋式除尘器结构和过滤材料。

6.粉尘特性

粉尘类型对袋式除尘器的设计有很大影响，根据设计经验，必须针对粉尘的某些特性采取有效措施。

（1）可靠性和内聚性。当粘合剂和结块粉尘进入布袋粉尘时，粉尘在轻微结块后变得更大。在突出过程中，积聚在滤袋表面的灰尘会继续凝聚。除灰和流经过滤材料的灰尘量也与灰尘的附着力和附聚性有关。

因此，对于附着力和内聚力显著或几乎没有附着力和内聚力的粉尘，必须根据粉尘的不同类型和用途以及设计经验采取不同的处理措施。

（2）粒径。粒径分布对袋式除尘器的主要影响是阻力损失和磨损。细粉尘对压力损失有很大影响，粗粉尘对磨损起决定性作用，但只有入口高粉尘浓度和高硬度的颗粒才有主要影响。

（3）颗粒形式。一般认为针状结晶颗粒和片状颗粒容易堵塞过滤材料的孔隙，降低除尘效率。从过滤材料表面，能够凝结成薄片的纤维颗粒只能坚硬地落下，如果选择了高过滤速度。根据设计中的粒子形状和特性，选择不同的过滤器速度。

（4）颗粒的密度。粉尘的堆积密度取决于颗粒尺寸、内聚力和附着力以及阻力损失和袋式除尘器的过滤表面。堆积密度越小，除尘越困难。因此，在设计中应选择较低的过滤速度。此外，粉尘的堆积密度对于选择除尘器的除尘漏斗和灰加速装置的容量非常重要。

（5）吸湿、潮解：吸湿性强、细腻的粉尘在袋式除尘器运行过程中，极易吸收滤料表面的水分，与水固结或分离，变得粘稠，这就导致了收灰困难，设备强度增加，影响了除尘器的正常运行。B对含有KCl、MgCl2、NaCl和Cao等强污染物的粉尘采取必要的技术措施。

（6）静电。一旦轻微带电的灰尘在过滤材料上产生静电，就不容易脱落。必须采取防静电过滤材料和其他技术措施，防止极轻微带电粉尘因静电引起的火花引起爆炸。

（7）可燃性。尽管在除尘器之前的工艺流中出现火花时，可燃性粉尘可能并不总是会引起爆炸，并可能进入除尘器，但应采取防爆措施，如增加点火器、设置防爆门等。

7.设备耐久性

所谓设备阻力是指除尘器在运行工况下从入口到出口的总压差，袋式除尘器的压力损失通常在1000~2000Pa之间，袋式除尘器的压力损失通常小于1500pa。风机的选择依据是设备阻力。设备运行期间的允许压力损失有一定的变化范围。确定风扇的选择。

8.设备保持电压

袋式除尘器的耐压根据工艺要求和风机的静压确定，设备的设计耐压必须根据袋式除尘器的正常工作压力确定，设备为通用袋式除尘器，压力4000~5000Pa，长袋式脉冲除尘器，压力6000~8000pa，罗茨风机负压送风，驱动压力15~50kPa。

此外，对于某些特殊装置，如高炉煤气干式脉冲过滤器，设计压力要求为0.3MPa或更高，设备通常设计为满足压力要求的回路。

九、清灰压力

清灰压力是布袋除尘器设计的重要参数，根据所用压缩空气压力不同，分成高压(0.5-0.7MPa)、中压(0.35～0.5MPa)、低压(0.2～0.35MPa)及超低压(0.2MPa以下)，并把脉冲阀根据气包内压力区分为高压阀(直角阀)和低压阀(淹没阀)。

设计选型高压或低压脉冲阀是按压缩气体供气条件及除尘工艺工况决定，目前小型除尘器使用较多的为高压清灰压力，而长袋脉冲采用较多的为低压清灰压力。

不同清灰压力设计选用不同的喷吹管清灰结构，喷吹管开孔尺寸、结构型式、喷吹管与花板的高度尺寸等，将直接影响设备清灰性能。

脉冲清灰对压缩空气要求不十分严格，含尘、含水、含油等指标分别达到ISO8573-1表中三级、五级即可，当压缩空气质量不达标，喷吹时进入除尘滤袋的气流含油、含水量相对增加，一旦油、水进入滤袋，将贴附堵塞部分过滤面积，导致除尘器阻力加剧上升。

十、清灰方法

（1）在线清灰和离线清灰。粉末袋式除尘器可进行在线清灰和离线清灰。在清灰线上，在脉冲喷射过程中，滤袋仍会过滤含尘气体。在线路上，清灰、过滤、清灰对系统波动影响不大，但清灰不彻底，无法在轨道上超车。

离线清灰是指除尘器内部分为多个过滤室，每个袋室的空气净化室独立配备离线阀、气缸、电磁脉冲阀等压缩气体控制系统。在对每个过滤室进行脉冲布袋清洗注入之前，首先通过离线阀关闭布袋室，以便在不进行排气过滤的情况下对过滤室进行清洗，从而完成脱灰清洗，并可在线检修。优点是增加了离线机构，成本高，并且在清灰过程中对废气波动系统有影响。

在线或离线除尘的选择应根据除尘过程和使用条件进行彻底评估。对于进气浓度低的小型除尘器，一般采用在线除尘，否则采用离线除尘；大型除尘器通常设计为离线结构，具有两种可关闭和在线的清灰功能。如果工作条件不允许离线清灰，可切换至在线清灰。无论在线清灰还是离线清灰，都必须有可供在线不间断维护的切断阀。

（2）管式喷射和箱式喷射。管式喷射是一种有序喷射，其中喷射管放置在每组滤袋上，即无灰气流通过管上的喷嘴喷射到每个滤袋中，喷射口不同，确保每个滤袋的清灰均匀。

箱式注射是无注射管的无序注射。清灰通过粉末阀直接注入上部箱体并加压，然后能量传递到室内的每个滤袋进行清灰；脉冲除尘器箱式除尘器不同部位各滤袋除尘强度差异较大，一般用气量高，滤袋长度有限，而除尘效果很大程度上取决于离线阀的空气密度，因此中小型除尘器通常采用箱式除尘器。

十一、气流上升速度

在除尘器内部，滤袋低端含尘气体能够上升的实际速度，就是气流上升速度。气流上升速度的大小对滤袋被过滤的含尘气体磨损及因脉冲清灰而脱离滤袋的粉尘随气流重新返回除尘布袋表面有重要影响。

气流上升速度是除尘器内烟气不应超过的*大速度，达到和超过这个速度，烟气中的颗粒物就会磨坏滤袋或带走粉尘，甚至导致设备运行阻力偏大。

布袋除尘器进行过滤时分为内滤和外滤两种，前者含尘气流由滤袋内部流向外部，后者含尘气流由滤袋外部流向滤袋内部。

内滤式布袋除尘器气流上升速度按下式计算:

Vk = Sa•Vc/S

式中 Vk———除尘器气流上升速度，m/min;

Sa———单条滤袋过滤面积，m2;

Vc———过滤速度，m/min;

S ———滤袋口的截面积，m2。

外滤式布袋除尘器气流上升速度按下式计算:

Vk =Qv/(SA-nS)

式中　Vk———除尘器气流上升速度，m/min;

Qv———滤袋室的处理风量，m3/min;

SA———滤袋室袋低处的截面积，m2;

n ———滤袋室滤袋数量，个。

袋式除尘器的过滤速度和气流上升速度应保持在一定范围内。如果过滤风速选择不当或隔室分布不均，会影响滤袋的使用寿命。同样，各隔室气流上升速度选择不当或气流上升速度不均匀也会影响滤袋的使用寿命。

因此，在设计中，不仅要设计合理的过滤风速和导流技术，使气流均匀分布，还要根据粉尘的粒径、浓度和工况，设计和选择合理的气流上升速度，从而保证滤袋使用寿命的延长。