大气污染控制工程_过滤式除尘器

1第六章除尘装置•§4过滤式除尘器教学内容：•一、袋式除尘器的原理•二、袋式除尘器的压力损失•三、袋式除尘器的滤料•四、袋式除尘器的清灰•五、袋式除尘器的选择、设计和应用•六、颗粒层除尘器•教学要求：•1、袋式除尘器的除尘原理•2、袋式除尘器的滤料结构及选型•教学重点：•理解袋式除尘器的除尘原理•教学重点:•袋式除尘器的选型与设计2§4过滤式除尘器•使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置•分类空气过滤器•滤纸或玻璃纤维颗粒层除尘器•砂、砾、焦炭等颗粒物3布袋除尘器示意图4食堂油烟废气净化图56一、袋式除尘器的工作原理7一、袋式除尘器的工作原理截留、惯性碰撞气流流线粒子靶拦截惯性碰惯性碰撞8一、袋式除尘器的工作原理•扩散、电沉积靶粒子气流流线电沉积扩散9一、袋式除尘器的工作原理筛分气流流线粒子筛分已收集粒子10一、袋式除尘器的工作原理•采用纤维织物作滤料的袋式除尘器（主要讨论），在工业尾气的除尘方面应用较广•除尘效率一般可达99%以上•效率高，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越来越广泛的应用11一、袋式除尘器的工作原理•含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上•沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中•粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层12一、袋式除尘器的工作原理•新鲜滤料的除尘效率较低•粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率•随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰清灰不应破坏粉尘初层含尘气体粉尘层清洁气体中间层流线流线厚度13一、袋式除尘器的工作原理袋式除尘器的分级效率曲线14袋式除尘器除尘效率的影响因素粉尘负荷过滤速度–过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。–一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降–过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关15袋式除尘器的除尘效率•丹尼斯（Dennis）和克莱姆（Klemm）提出了一系列方程，以预测袋式除尘器的粉尘出口浓度和穿透率2nsns1R[(0.1)e]awCPPCC71.03ns1.510exp[12.7(1e)]P094.0106.343－粉尘出口浓度，g/m3－无量纲常数－表面过滤速度，m/s－粉尘入口浓度，g/m3－脱落浓度（常数），g/m3－粉尘负荷，g/m22CnsP1CWRC－粉尘出口浓度，g/m3－无量纲常数－表面过滤速度，m/s－粉尘入口浓度，g/m3－脱落浓度（常数），g/m3－粉尘负荷，g/m22CnsP1CWRCDennisandKlemm取=0.5RCDennisandKlemm取=0.5RC16二、袋式除尘器的压力损失•压力损失：重要的技术经济指标，不仅决定着能量消耗，而且决定着除尘效率和清灰间隔时间等—通过洁净滤料的压力损失，100～130Pa;—通过粉尘层（dustcake）的压力损失；两者均可以用达西定律表示fPPP—通过洁净滤料的压力损失，100～130Pa;—通过粉尘层（dustcake）的压力损失；两者均可以用达西定律表示fPPPgvPxK—粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定—粉尘或滤料的厚度KxgvPxK—粉尘或滤料的渗透率（permeability），由实验测定—粉尘或滤料的厚度Kx17二、袋式除尘器的压力损失•渗透率K是沉积粉尘层性质，如孔隙率、比表面积、孔隙大小分布和粉尘粒径分布等的函数•对于给定的滤料和操作条件，滤料的压力损失基本上是一个常数•通过袋式除尘器的压力损失主要由决定•ΔP主要由颗粒层渗透率K和厚度XP决定fPPPfgPgfPfPxxPPPKK18二、袋式除尘器的压力损失•在时间t内，沉积在滤袋上的粉尘质量m可以表示为•因此•粉尘层的压力损失•令，定义为颗粒层的比阻力系数，因此CtAm－滤袋的过滤面积一烟气中粉尘浓度ACCtAm－滤袋的过滤面积一烟气中粉尘浓度ACcCtx/2PgggPPcPPc()xCtCtPKKKCgpPRK2PPPRCt19二、袋式除尘器的压力损失对于给定的烟气特征和粉尘层渗透率，与粉尘浓度C和过滤时间t成线性关系，而与过滤速度的平方成正比PP25/3g0p1/35/32PC32634.54.53SRC－气体粘度，－气体粘度，1010－－11Pa.sPa.s－－比表面参数，比表面参数，，，cmcm－－11MMDMMD－－粉尘粒子的质量中位径，粉尘粒子的质量中位径，cmcm－－粉尘粒子的几何标准偏差粉尘粒子的几何标准偏差－粒子的真密度，－粒子的真密度，g/cmg/cm33－－坎宁汉校正系数坎宁汉校正系数－颗粒堆积密度与真密度的比值－颗粒堆积密度与真密度的比值g0S1.1512g010lg6()MMDSgPCCcp/若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算25/3g0p1/35/32PC32634.54.53SRC－气体粘度，－气体粘度，1010－－11Pa.sPa.s－－比表面参数，比表面参数，，，cmcm－－11MMDMMD－－粉尘粒子的质量中位径，粉尘粒子的质量中位径，cmcm－－粉尘粒子的几何标准偏差粉尘粒子的几何标准偏差－粒子的真密度，－粒子的真密度，g/cmg/cm33－－坎宁汉校正系数坎宁汉校正系数－颗粒堆积密度与真密度的比值－颗粒堆积密度与真密度的比值g0S1.1512g010lg6()MMDSgPCCcp/若已知粉尘的粒径分布、堆积密度和真密度，可以利用丹尼斯和克莱姆提出的下述方程式估算20粉尘的比阻力系数21三、袋式除尘器的滤料•1.对滤料的要求–容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低–使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度–表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高–表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰22三、袋式除尘器的滤料•2.滤料种类–按滤料材质分•天然纤维–棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K以下气体•无机纤维–主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆•合成纤维–性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域23三、袋式除尘器的滤料•2.滤料种类–按滤料结构分•滤布（编织物）•毛毡－工艺简单；致密，除尘效率高；容尘量小，易于清灰24三、袋式除尘器的滤料滤料名称直径/μm耐温性能/K吸水率/％耐酸性耐碱性强度长期最高棉织物（植物短纤维）10～20348～3583688很差稍好1蚕丝（动物长纤维）18353～36337316～22羊毛（动物短纤维）5～15353～36337310～15稍好很差0.4尼龙348～3583684.0～4.5稍好好2.5奥纶398～4084236好差1.6涤纶（聚脂）4134336.5好差1.6玻璃纤维（用硅酮树脂处理）5～85234.0好差1芳香族聚酰胺（诺梅克斯）4935334.5～5.0差好2.5聚四氟乙烯493～5230很好很好2.525四、袋式除尘器的清灰•清灰是袋式除尘器运行中十分重要的一环，多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的•常用的清灰方式有三种–机械振动式–逆气流清灰–脉冲喷吹清灰26四、袋式除尘器的清灰•1.机械振动清灰–机械振动袋式除尘器的过滤风速一般取1.0～2.0m/min，压力损失为800－1200Pa27四、袋式除尘器的清灰•1.机械振动清灰–此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好–缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大清洁气体出口灰斗滤袋清洁气体一侧含尘气体入口固定孔板典型机械振动式布袋除尘器28四、袋式除尘器的清灰•2.逆气流清灰–过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围1000～1500Pa–这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况29四、袋式除尘器的清灰•3.脉冲喷吹清灰–利用4～7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落–必须选择适当压力的压缩空气和适当的脉冲持续时间（通常为0.1一0.2s）–每清灰一次，叫做一个脉冲，全部滤袋完成一个清灰循环的时间称为脉冲周期，通常为60s30四、袋式除尘器的清灰•3.脉冲喷吹清灰清洁气体脉冲气体集流箱脉冲管滤袋含尘气体入口隔膜阀管板进气栅板支撑框典型脉冲喷灰式布袋除尘器31四、袋式除尘器的清灰•脉冲喷吹清灰–脉冲喷吹耗用压缩空气量•脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠TnVV0一滤袋总数，条一脉冲周期，min一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0V一滤袋总数，条一脉冲周期，min一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0V32五、袋式除尘器的选择、设计和应用•设计流程–选择过滤介质：与温度和气体与粉尘的其他性质相适应–选择清灰方式：与滤布相适应–计算气布比–计算穿透率–计算需要的过滤面积和袋室数目–提出风机和管道的技术要求–经济核算33五、袋式除尘器的选择、设计和应用•1.选择与设计（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式•根据对除尘效率的要求、厂房面积、投资和设备定货的情况等，选定除尘器类型•根据含尘气体特性，选择合适的滤料•根据除尘器型式、滤料种类、气体含尘浓度、允许的压力损失等便可初步确定清灰方式34五、袋式除尘器的选择、设计和应用•1.选择与设计–清灰方式应用气布比主要清灰方式主要滤布种类粉尘粒径密度谷物加工12～14RAF大低石灰石（采石场）6～8PJF大中氧化铅1.5～2SW小高煤飞灰（采暖锅炉）2～3RAW小中煤飞灰（工业锅炉）4～5PJW/F中中水泥（窑炉）2～3RAW中中注：RA——空气反吹；PJ——脉冲喷吹；S——振打清灰；F——毡制；W——纺织35五、袋式除尘器的选择、设计和应用•选择与设计–滤料的比较滤料相对费用/US$温度/℉聚酯6275诺梅克斯14400特氟隆45450玻璃纤维布25500Hugglas30500*除玻璃纤维布(G/C=2:1)外,假定G/C=5:136五、袋式除尘器的选择、设计和应用•1.选择与设计–气布比对穿透率的影响某工业锅炉除尘器气布比与穿透率的关系某小型民用锅炉除尘器气布比与穿透率的关系37五、袋式除尘器的选择、设计和应用•1.选择与设计（2）计算过滤面积一般情况下的过滤气速归纳如下•简易清灰:vF=0.20～0.75m/min•机械振动清灰:vF=1.0～2.0m/min•逆气流反吹清灰:vF=0.5～2.0m/min•脉冲喷吹清灰:vF=2.0～4.0m/minF60QAv38五、袋式除尘器的选择、设计和应用•选择与设计（3）除尘器设计确定滤袋尺寸:直径d和高度l计算每条滤袋面积:a=πdl计算滤袋条数:n=A/a在滤袋条数多时，根据清灰方式及运行条件将滤袋分成若干组，每组内相邻两滤袋之间的净距一般取50～70mm39五、袋式除尘器的选择、设计和应用•2.应用–袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘–比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘–与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用–对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜40六、袋式除尘器的运行•最佳操作最佳费用，即长期的最低费用建设投资费用运行费用项目投资比例/%项目所占比