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袋式除塵器的設計要點
添加時間：2023-01-12 | 文章錄入：秩名 | 文章來源：原創
袋式除塵器的設計要點。
袋式除塵器的工作機理是含塵煙氣通過濾料（袋），過濾掉粉塵顆粒。濾料（袋）捕集的粗粉塵主要依靠慣性碰撞，捕集的細粉塵主要依靠擴散和篩分，濾料的粉塵層也有一定的過濾效果。
袋式除塵器的設計涉及很多因素。本文從以下幾個方面介紹了袋式除塵器的設計要點。
1、 處理風量
處理風量決定袋式除塵器的規格。一般情況下，工藝風量為工況風量。設計中應注意除塵器的使用場所和煙氣溫度。如果確定袋式除塵器的煙氣處理溫度，并通過稀釋法冷卻氣體，則處理風量也應考慮增加稀釋空氣的量；
考慮到未來工藝變化，風量設計指標值應在正常風量的基礎上增加5%～10%的安全系數。否則，將來一旦工藝調整增加風量，布袋除塵器的過濾速度就會增加，從而增加設備阻力，甚至縮短濾袋的使用壽命，這也是其他故障頻率急劇增加的原因。但如果安全系數過大，會增加除塵器的投資和運行成本；
由于袋式過濾器的形式、過濾材料的類型和特性，過濾風速變化很大。處理風量確定后，可根據確定的過濾風速確定必要的過濾面積。
2、 工作溫度
袋式除塵器的工作溫度是設計的重要依據。使用溫度與設計溫度之間的偏差將導致嚴重后果，因為溫度受到以下兩個條件的限制：一是嚴格限制不同濾料的*高允許溫度（瞬時允許溫度和長期運行溫度）；其次，為了防止冷凝，氣體溫度必須保持在露點20℃以上。
對于高溫氣體，必須將其冷卻到過濾材料能夠承受的溫度以下。冷卻方式有多種，如自然風管冷卻、強制風冷、水冷等，具體可根據不同工藝、冷卻溫度、布置和尺寸要求進行設計和選擇。
3、 氣體成分
除特殊情況外，袋式除塵器處理的氣體主要為環境空氣或爐膛煙氣。袋式除塵器的設計一般按處理后的空氣進行計算。只有當密度、粘度、質量熱容等參數與風力發電性能和管道阻力的計算以及冷卻裝置的設計有關時，才能考慮氣體的成分。
在許多工況下，煙氣中大多含有水分。隨著煙氣含水量的增加，袋式除塵器的設備阻力和風機能耗也發生變化。含塵氣體中的水分含量可以通過實際測量確定，也可以根據燃燒和冷卻的物質平衡來計算。
煙氣中有無腐蝕性氣體是決定濾料、除塵器殼體材質及防腐等選擇所必須考慮的因素。另外，若煙氣中有有毒氣體，一般都是微量的，對裝置的性能沒有多大影響，但在處理此類含塵煙氣時，布袋除塵器必須采用不漏氣的結構，而且要經常維護，定期檢修，避免有毒氣體泄露造成安全事故。
四、入口含塵濃度
入口的粉塵濃度通常用標準體積中的粉塵質量表示。對于入口的粉塵濃度，袋式除塵器的設計應考慮以下因素
（1） 設備阻力和清灰周期。當入口粉塵濃度增加時，在過濾面積相同的情況下，設備阻力也會增加。為保持一定的設備阻力，清灰周期相應縮短；
（2） 過濾材料和箱體的磨損。在高濃度粉塵和強磨損條件下，磨損量與粉塵濃度成正比。除塵器入口應有導流耐磨處理技術，如燒結粉塵、氧化鋁粉、硅砂粉等；
（3） 預除塵器和過濾風速。當入口粉塵濃度很高時，應設計較低的過濾風速和預除塵器。但是，如果設計了具有主要沉降功能的結構形式，也可以取消預除塵器；
（4） 排灰裝置。排灰能力基于排出所有收集灰塵的能力。排放的粉塵量等于進出口粉塵濃度差與處理風量的乘積。多級排灰裝置的容量設計應以下層排灰容量大于上層排灰容量為準。
5、 出口粉塵濃度
出口粉塵濃度必須低于環保法規和國家衛生標準的規定值。袋式除塵器出口的粉塵濃度根據過濾器的結構形式、濾料類型和粉塵性質而變化，一般在1~50mg/m3之間。當存在鉛和鎘等有害物質時，出口濃度要求特別低。根據不同的用途和工藝特點，選擇不同的袋式除塵器結構和過濾材料。
6.粉塵特性
粉塵類型對袋式除塵器的設計有很大影響，根據設計經驗，必須針對粉塵的某些特性采取有效措施。
（1） 可靠性和內聚性。當粘合劑和結塊粉塵進入布袋粉塵時，粉塵在輕微結塊后變得更大。在突出過程中，積聚在濾袋表面的灰塵會繼續凝聚。除灰和流經過濾材料的灰塵量也與灰塵的附著力和附聚性有關。
因此，對于附著力和內聚力顯著或幾乎沒有附著力和內聚力的粉塵，必須根據粉塵的不同類型和用途以及設計經驗采取不同的處理措施。
（2） 粒徑。粒徑分布對袋式除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。細粉塵對壓力損失有很大影響，粗粉塵對磨損起決定性作用，但只有入口高粉塵濃度和高硬度的顆粒才有主要影響。
（3） 顆粒形式。一般認為針狀結晶顆粒和片狀顆粒容易堵塞過濾材料的孔隙，降低除塵效率。從過濾材料表面，能夠凝結成薄片的纖維顆粒只能堅硬地落下，如果選擇了高過濾速度。根據設計中的粒子形狀和特性，選擇不同的過濾器速度。
（4） 顆粒的密度。粉塵的堆積密度取決于顆粒尺寸、內聚力和附著力以及阻力損失和袋式除塵器的過濾表面。堆積密度越小，除塵越困難。因此，在設計中應選擇較低的過濾速度。此外，粉塵的堆積密度對于選擇除塵器的除塵漏斗和灰加速裝置的容量非常重要。
（5） 吸濕、潮解：吸濕性強、細膩的粉塵在袋式除塵器運行過程中，極易吸收濾料表面的水分，與水固結或分離，變得粘稠，這就導致了收灰困難，設備強度增加，影響了除塵器的正常運行。B對含有KCl、MgCl2、NaCl和Cao等強污染物的粉塵采取必要的技術措施。
（6） 靜電。一旦輕微帶電的灰塵在過濾材料上產生靜電，就不容易脫落。必須采取防靜電過濾材料和其他技術措施，防止極輕微帶電粉塵因靜電引起的火花引起爆炸。
（7） 可燃性。盡管在除塵器之前的工藝流中出現火花時，可燃性粉塵可能并不總是會引起爆炸，并可能進入除塵器，但應采取防爆措施，如增加點火器、設置防爆門等。
7.設備耐久性
所謂設備阻力是指除塵器在運行工況下從入口到出口的總壓差，袋式除塵器的壓力損失通常在1000~2000Pa之間，袋式除塵器的壓力損失通常小于1500pa。風機的選擇依據是設備阻力。設備運行期間的允許壓力損失有一定的變化范圍。確定風扇的選擇。
8.設備保持電壓
袋式除塵器的耐壓根據工藝要求和風機的靜壓確定，設備的設計耐壓必須根據袋式除塵器的正常工作壓力確定，設備為通用袋式除塵器，壓力4000~5000Pa，長袋式脈沖除塵器，壓力6000~8000pa，羅茨風機負壓送風，驅動壓力15~50kPa。
此外，對于某些特殊裝置，如高爐煤氣干式脈沖過濾器，設計壓力要求為0.3MPa或更高，設備通常設計為滿足壓力要求的回路。
九、清灰壓力
清灰壓力是布袋除塵器設計的重要參數，根據所用壓縮空氣壓力不同，分成高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低壓(0.2MPa以下)， 并把脈沖閥根據氣包內壓力區分為高壓閥(直角閥)和低壓閥(淹沒閥)。
設計選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工況決定，目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力，而長袋脈沖采用較多的為低壓清灰壓力。
不同清灰壓力設計選用不同的噴吹管清灰結構，噴吹管開孔尺寸、結構型式、噴吹管與花板的高度尺寸等，將直接影響設備清灰性能。
脈沖清灰對壓縮空氣要求不十分嚴格，含塵、含水、含油等指標分別達到ISO8573-1表中三級、五級即可，當壓縮空氣質量不達標，噴吹時進入除塵濾袋的氣流含油、含水量相對增加，一旦油、水進入濾袋，將貼附堵塞部分過濾面積，導致除塵器阻力加劇上升。
十、清灰方法
（1） 在線清灰和離線清灰。粉末袋式除塵器可進行在線清灰和離線清灰。在清灰線上，在脈沖噴射過程中，濾袋仍會過濾含塵氣體。在線路上，清灰、過濾、清灰對系統波動影響不大，但清灰不徹底，無法在軌道上超車。
離線清灰是指除塵器內部分為多個過濾室，每個袋室的空氣凈化室獨立配備離線閥、氣缸、電磁脈沖閥等壓縮氣體控制系統。在對每個過濾室進行脈沖布袋清洗注入之前，首先通過離線閥關閉布袋室，以便在不進行排氣過濾的情況下對過濾室進行清洗，從而完成脫灰清洗，并可在線檢修。優點是增加了離線機構，成本高，并且在清灰過程中對廢氣波動系統有影響。
在線或離線除塵的選擇應根據除塵過程和使用條件進行徹底評估。對于進氣濃度低的小型除塵器，一般采用在線除塵，否則采用離線除塵；大型除塵器通常設計為離線結構，具有兩種可關閉和在線的清灰功能。如果工作條件不允許離線清灰，可切換至在線清灰。無論在線清灰還是離線清灰，都必須有可供在線不間斷維護的切斷閥。
（2） 管式噴射和箱式噴射。管式噴射是一種有序噴射，其中噴射管放置在每組濾袋上，即無灰氣流通過管上的噴嘴噴射到每個濾袋中，噴射口不同，確保每個濾袋的清灰均勻。
箱式注射是無注射管的無序注射。清灰通過粉末閥直接注入上部箱體并加壓，然后能量傳遞到室內的每個濾袋進行清灰；脈沖除塵器箱式除塵器不同部位各濾袋除塵強度差異較大，一般用氣量高，濾袋長度有限，而除塵效果很大程度上取決于離線閥的空氣密度，因此中小型除塵器通常采用箱式除塵器。
十一、氣流上升速度
在除塵器內部，濾袋低端含塵氣體能夠上升的實際速度，就是氣流上升速度。氣流上升速度的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋的粉塵隨氣流重新返回除塵布袋表面有重要影響。
氣流上升速度是除塵器內煙氣不應超過的*大速度，達到和超過這個速度，煙氣中的顆粒物就會磨壞濾袋或帶走粉塵，甚至導致設備運行阻力偏大。
布袋除塵器進行過濾時分為內濾和外濾兩種，前者含塵氣流由濾袋內部流向外部，后者含塵氣流由濾袋外部流向濾袋內部。
內濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計算:
Vk = Sa•Vc/S
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Sa———單條濾袋過濾面積，m2;
Vc———過濾速度，m/min;
S ———濾袋口的截面積，m2。
外濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計算:
Vk =Qv/(SA-nS)
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Qv———濾袋室的處理風量，m3/min;
SA———濾袋室袋低處的截面積，m2;
n ———濾袋室濾袋數量， 個。
袋式除塵器的過濾速度和氣流上升速度應保持在一定范圍內。如果過濾風速選擇不當或隔室分布不均，會影響濾袋的使用壽命。同樣，各隔室氣流上升速度選擇不當或氣流上升速度不均勻也會影響濾袋的使用壽命。
因此，在設計中，不僅要設計合理的過濾風速和導流技術，使氣流均勻分布，還要根據粉塵的粒徑、濃度和工況，設計和選擇合理的氣流上升速度，從而保證濾袋使用壽命的延長。
袋式除塵器的工作機理是含塵煙氣通過濾料（袋），過濾掉粉塵顆粒。濾料（袋）捕集的粗粉塵主要依靠慣性碰撞，捕集的細粉塵主要依靠擴散和篩分，濾料的粉塵層也有一定的過濾效果。
袋式除塵器的設計涉及很多因素。本文從以下幾個方面介紹了袋式除塵器的設計要點。
1、 處理風量
處理風量決定袋式除塵器的規格。一般情況下，工藝風量為工況風量。設計中應注意除塵器的使用場所和煙氣溫度。如果確定袋式除塵器的煙氣處理溫度，并通過稀釋法冷卻氣體，則處理風量也應考慮增加稀釋空氣的量；
考慮到未來工藝變化，風量設計指標值應在正常風量的基礎上增加5%～10%的安全系數。否則，將來一旦工藝調整增加風量，布袋除塵器的過濾速度就會增加，從而增加設備阻力，甚至縮短濾袋的使用壽命，這也是其他故障頻率急劇增加的原因。但如果安全系數過大，會增加除塵器的投資和運行成本；
由于袋式過濾器的形式、過濾材料的類型和特性，過濾風速變化很大。處理風量確定后，可根據確定的過濾風速確定必要的過濾面積。
2、 工作溫度
袋式除塵器的工作溫度是設計的重要依據。使用溫度與設計溫度之間的偏差將導致嚴重后果，因為溫度受到以下兩個條件的限制：一是嚴格限制不同濾料的*高允許溫度（瞬時允許溫度和長期運行溫度）；其次，為了防止冷凝，氣體溫度必須保持在露點20℃以上。
對于高溫氣體，必須將其冷卻到過濾材料能夠承受的溫度以下。冷卻方式有多種，如自然風管冷卻、強制風冷、水冷等，具體可根據不同工藝、冷卻溫度、布置和尺寸要求進行設計和選擇。
3、 氣體成分
除特殊情況外，袋式除塵器處理的氣體主要為環境空氣或爐膛煙氣。袋式除塵器的設計一般按處理后的空氣進行計算。只有當密度、粘度、質量熱容等參數與風力發電性能和管道阻力的計算以及冷卻裝置的設計有關時，才能考慮氣體的成分。
在許多工況下，煙氣中大多含有水分。隨著煙氣含水量的增加，袋式除塵器的設備阻力和風機能耗也發生變化。含塵氣體中的水分含量可以通過實際測量確定，也可以根據燃燒和冷卻的物質平衡來計算。
煙氣中有無腐蝕性氣體是決定濾料、除塵器殼體材質及防腐等選擇所必須考慮的因素。另外，若煙氣中有有毒氣體，一般都是微量的，對裝置的性能沒有多大影響，但在處理此類含塵煙氣時，布袋除塵器必須采用不漏氣的結構，而且要經常維護，定期檢修，避免有毒氣體泄露造成安全事故。
四、入口含塵濃度
入口的粉塵濃度通常用標準體積中的粉塵質量表示。對于入口的粉塵濃度，袋式除塵器的設計應考慮以下因素
（1） 設備阻力和清灰周期。當入口粉塵濃度增加時，在過濾面積相同的情況下，設備阻力也會增加。為保持一定的設備阻力，清灰周期相應縮短；
（2） 過濾材料和箱體的磨損。在高濃度粉塵和強磨損條件下，磨損量與粉塵濃度成正比。除塵器入口應有導流耐磨處理技術，如燒結粉塵、氧化鋁粉、硅砂粉等；
（3） 預除塵器和過濾風速。當入口粉塵濃度很高時，應設計較低的過濾風速和預除塵器。但是，如果設計了具有主要沉降功能的結構形式，也可以取消預除塵器；
（4） 排灰裝置。排灰能力基于排出所有收集灰塵的能力。排放的粉塵量等于進出口粉塵濃度差與處理風量的乘積。多級排灰裝置的容量設計應以下層排灰容量大于上層排灰容量為準。
5、 出口粉塵濃度
出口粉塵濃度必須低于環保法規和國家衛生標準的規定值。袋式除塵器出口的粉塵濃度根據過濾器的結構形式、濾料類型和粉塵性質而變化，一般在1~50mg/m3之間。當存在鉛和鎘等有害物質時，出口濃度要求特別低。根據不同的用途和工藝特點，選擇不同的袋式除塵器結構和過濾材料。
6.粉塵特性
粉塵類型對袋式除塵器的設計有很大影響，根據設計經驗，必須針對粉塵的某些特性采取有效措施。
（1） 可靠性和內聚性。當粘合劑和結塊粉塵進入布袋粉塵時，粉塵在輕微結塊后變得更大。在突出過程中，積聚在濾袋表面的灰塵會繼續凝聚。除灰和流經過濾材料的灰塵量也與灰塵的附著力和附聚性有關。
因此，對于附著力和內聚力顯著或幾乎沒有附著力和內聚力的粉塵，必須根據粉塵的不同類型和用途以及設計經驗采取不同的處理措施。
（2） 粒徑。粒徑分布對袋式除塵器的主要影響是阻力損失和磨損。細粉塵對壓力損失有很大影響，粗粉塵對磨損起決定性作用，但只有入口高粉塵濃度和高硬度的顆粒才有主要影響。
（3） 顆粒形式。一般認為針狀結晶顆粒和片狀顆粒容易堵塞過濾材料的孔隙，降低除塵效率。從過濾材料表面，能夠凝結成薄片的纖維顆粒只能堅硬地落下，如果選擇了高過濾速度。根據設計中的粒子形狀和特性，選擇不同的過濾器速度。
（4） 顆粒的密度。粉塵的堆積密度取決于顆粒尺寸、內聚力和附著力以及阻力損失和袋式除塵器的過濾表面。堆積密度越小，除塵越困難。因此，在設計中應選擇較低的過濾速度。此外，粉塵的堆積密度對于選擇除塵器的除塵漏斗和灰加速裝置的容量非常重要。
（5） 吸濕、潮解：吸濕性強、細膩的粉塵在袋式除塵器運行過程中，極易吸收濾料表面的水分，與水固結或分離，變得粘稠，這就導致了收灰困難，設備強度增加，影響了除塵器的正常運行。B對含有KCl、MgCl2、NaCl和Cao等強污染物的粉塵采取必要的技術措施。
（6） 靜電。一旦輕微帶電的灰塵在過濾材料上產生靜電，就不容易脫落。必須采取防靜電過濾材料和其他技術措施，防止極輕微帶電粉塵因靜電引起的火花引起爆炸。
（7） 可燃性。盡管在除塵器之前的工藝流中出現火花時，可燃性粉塵可能并不總是會引起爆炸，并可能進入除塵器，但應采取防爆措施，如增加點火器、設置防爆門等。
7.設備耐久性
所謂設備阻力是指除塵器在運行工況下從入口到出口的總壓差，袋式除塵器的壓力損失通常在1000~2000Pa之間，袋式除塵器的壓力損失通常小于1500pa。風機的選擇依據是設備阻力。設備運行期間的允許壓力損失有一定的變化范圍。確定風扇的選擇。
8.設備保持電壓
袋式除塵器的耐壓根據工藝要求和風機的靜壓確定，設備的設計耐壓必須根據袋式除塵器的正常工作壓力確定，設備為通用袋式除塵器，壓力4000~5000Pa，長袋式脈沖除塵器，壓力6000~8000pa，羅茨風機負壓送風，驅動壓力15~50kPa。
此外，對于某些特殊裝置，如高爐煤氣干式脈沖過濾器，設計壓力要求為0.3MPa或更高，設備通常設計為滿足壓力要求的回路。
九、清灰壓力
清灰壓力是布袋除塵器設計的重要參數，根據所用壓縮空氣壓力不同，分成高壓(0.5-0.7MPa)、中壓(0.35～0.5MPa)、低壓(0.2～0.35MPa)及超低壓(0.2MPa以下)， 并把脈沖閥根據氣包內壓力區分為高壓閥(直角閥)和低壓閥(淹沒閥)。
設計選型高壓或低壓脈沖閥是按壓縮氣體供氣條件及除塵工藝工況決定，目前小型除塵器使用較多的為高壓清灰壓力，而長袋脈沖采用較多的為低壓清灰壓力。
不同清灰壓力設計選用不同的噴吹管清灰結構，噴吹管開孔尺寸、結構型式、噴吹管與花板的高度尺寸等，將直接影響設備清灰性能。
脈沖清灰對壓縮空氣要求不十分嚴格，含塵、含水、含油等指標分別達到ISO8573-1表中三級、五級即可，當壓縮空氣質量不達標，噴吹時進入除塵濾袋的氣流含油、含水量相對增加，一旦油、水進入濾袋，將貼附堵塞部分過濾面積，導致除塵器阻力加劇上升。
十、清灰方法
（1） 在線清灰和離線清灰。粉末袋式除塵器可進行在線清灰和離線清灰。在清灰線上，在脈沖噴射過程中，濾袋仍會過濾含塵氣體。在線路上，清灰、過濾、清灰對系統波動影響不大，但清灰不徹底，無法在軌道上超車。
離線清灰是指除塵器內部分為多個過濾室，每個袋室的空氣凈化室獨立配備離線閥、氣缸、電磁脈沖閥等壓縮氣體控制系統。在對每個過濾室進行脈沖布袋清洗注入之前，首先通過離線閥關閉布袋室，以便在不進行排氣過濾的情況下對過濾室進行清洗，從而完成脫灰清洗，并可在線檢修。優點是增加了離線機構，成本高，并且在清灰過程中對廢氣波動系統有影響。
在線或離線除塵的選擇應根據除塵過程和使用條件進行徹底評估。對于進氣濃度低的小型除塵器，一般采用在線除塵，否則采用離線除塵；大型除塵器通常設計為離線結構，具有兩種可關閉和在線的清灰功能。如果工作條件不允許離線清灰，可切換至在線清灰。無論在線清灰還是離線清灰，都必須有可供在線不間斷維護的切斷閥。
（2） 管式噴射和箱式噴射。管式噴射是一種有序噴射，其中噴射管放置在每組濾袋上，即無灰氣流通過管上的噴嘴噴射到每個濾袋中，噴射口不同，確保每個濾袋的清灰均勻。
箱式注射是無注射管的無序注射。清灰通過粉末閥直接注入上部箱體并加壓，然后能量傳遞到室內的每個濾袋進行清灰；脈沖除塵器箱式除塵器不同部位各濾袋除塵強度差異較大，一般用氣量高，濾袋長度有限，而除塵效果很大程度上取決于離線閥的空氣密度，因此中小型除塵器通常采用箱式除塵器。
十一、氣流上升速度
在除塵器內部，濾袋低端含塵氣體能夠上升的實際速度，就是氣流上升速度。氣流上升速度的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損及因脈沖清灰而脫離濾袋的粉塵隨氣流重新返回除塵布袋表面有重要影響。
氣流上升速度是除塵器內煙氣不應超過的*大速度，達到和超過這個速度，煙氣中的顆粒物就會磨壞濾袋或帶走粉塵，甚至導致設備運行阻力偏大。
布袋除塵器進行過濾時分為內濾和外濾兩種，前者含塵氣流由濾袋內部流向外部，后者含塵氣流由濾袋外部流向濾袋內部。
內濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計算:
Vk = Sa•Vc/S
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Sa———單條濾袋過濾面積，m2;
Vc———過濾速度，m/min;
S ———濾袋口的截面積，m2。
外濾式布袋除塵器氣流上升速度按下式計算:
Vk =Qv/(SA-nS)
式中 Vk———除塵器氣流上升速度，m/min;
Qv———濾袋室的處理風量，m3/min;
SA———濾袋室袋低處的截面積，m2;
n ———濾袋室濾袋數量， 個。
袋式除塵器的過濾速度和氣流上升速度應保持在一定范圍內。如果過濾風速選擇不當或隔室分布不均，會影響濾袋的使用壽命。同樣，各隔室氣流上升速度選擇不當或氣流上升速度不均勻也會影響濾袋的使用壽命。
因此，在設計中，不僅要設計合理的過濾風速和導流技術，使氣流均勻分布，還要根據粉塵的粒徑、濃度和工況，設計和選擇合理的氣流上升速度，從而保證濾袋使用壽命的延長。
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