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濾筒式除塵器研究及應用
來源:
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作者:zhongheng
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發布時間: 2020-12-08
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濾筒式除塵器早在20世紀70年代就已經在日本和歐美一些國家出現，具有體積小，效率高，投資省，易維護等優點，但因其設備容量小，難組合成大風量設備，過濾風速偏低，應用范圍窄，僅在糧食、焊接等行業應用，所以多年來未能大量推廣。近年來，隨著新技術、新材料不斷地發展，以日本的大志（Great.Ambition）株式會社，美國的湯姆森公司，畢威公司為代表，對除塵器的結構和濾料進行了改進，使得濾筒除塵器廣泛地應用于水泥、鋼鐵、電力、食品、冶金、化工等工業領域，整體容量增加數倍，成為過濾面積＞2000ｍ2大型除塵器（GB6719－86類），是解決傳統除塵器對超細粉塵收集難、過濾風速高、清灰效果差、濾袋易磨損破漏、運行成本高的最佳方案，和市場上現有各種袋式、靜電除塵器相比具有有效過濾面積大、壓差低、低排放、體積小、使用壽命長等特點，成為工業除塵器發展的新方向。
1、概述
濾筒式除塵器早在20世紀70年代就已經在日本和歐美一些國家出現，具有體積小，效率高，投資省，易維護等優點，但因其設備容量小，難組合成大風量設備，過濾風速偏低，應用范圍窄，僅在糧食、焊接等行業應用，所以多年來未能大量推廣。近年來，隨著新技術、新材料不斷地發展，以日本的大志（Great.Ambition）株式會社，美國的湯姆森公司，畢威公司為代表，對除塵器的結構和濾料進行了改進，使得濾筒除塵器廣泛地應用于水泥、鋼鐵、電力、食品、冶金、化工等工業領域，整體容量增加數倍，成為過濾面積＞2000ｍ2大型除塵器（GB6719－86類），是解決傳統除塵器對超細粉塵收集難、過濾風速高、清灰效果差、濾袋易磨損破漏、運行成本高的最佳方案，和市場上現有各種袋式、靜電除塵器相比具有有效過濾面積大、壓差低、低排放、體積小、使用壽命長等特點，成為工業除塵器發展的新方向。
2、濾筒式除塵器的結構
濾筒式除塵器的結構是由進風管、排風管、箱體、灰斗、清灰裝置、導流裝置、氣流分流分布板、濾筒及電控裝置組成，類似氣箱脈沖袋除塵結構。
濾筒在除塵器中的布置很重要，既可以垂直布置在箱體花板上，也可以傾斜布置 在花板上，從清灰效果看，垂直布置較為合理。花板下部為過濾室，上部為氣箱脈沖室。在除塵器入口處裝有氣流分布板。
3、筒式除塵器工作原理
含塵氣體進入除塵器灰斗后，由于氣流斷面突然擴大及氣流分布板作用，氣流中一部分粗大顆粒在動和慣性力作用下沉降在灰斗；粒度細、密度小的塵粒進入濾塵室后，通過布朗擴散和篩濾等組合效應，使粉塵沉積在濾料表面上，凈化后的氣體進入凈氣室由排氣管經風機排出。
濾筒式除塵器的阻力隨濾料表面粉塵層厚度的增加而增大。阻力達到某一規定值時進行清灰。此時PLC程序控制脈沖閥的啟閉，首先一分室提升閥關閉，將過濾氣流截斷，然后電磁脈沖閥開啟，壓縮空氣以及短的時間在上箱體內迅速膨脹，涌入濾筒，使濾筒膨脹變形產生振動，并在逆向氣流沖刷的作用下，附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢后，電磁脈沖閥關閉，提升閥打開，該室又恢復過濾狀態。清灰各室依次進行，從第一室清灰開始至下一次清灰開始為一個清灰周期。脫落的粉塵掉入灰斗內通過缷灰閥排出。
4、技術改進措施和選用技術
4.1清灰裝置
傳統的濾筒除塵器有兩種清灰方式，一種是高壓氣流反吹，一種是脈沖氣流噴吹，實踐表明前者的優點是氣流均勻，缺點是耗毛量大；后者的優點是耗氣量小，缺點是氣流弱小。為此可作兩個方面改進：一方面在脈沖噴吹管上增加導流裝置，加強氣流誘導作用，另一方面把濾筒上部導流風管取消，使脈沖氣流和誘導氣流同時充分進入濾筒。這樣改進后耗氣量少，氣流均勻，清灰效果好，根據計算，技術改進后的清灰氣流流量是脈沖氣量的3－5倍。
4.2 氣量分布板
濾筒除塵器的氣流分布很重要，必須考慮如何避免設備進口處由于風速較高造成對濾料的高磨損區域。氣流分布板用于濾筒式除塵器有獨特要求，氣流分布必須十分穩定和均勻。才有利于氣流的上升和粉塵的下降，氣流分布板開孔率35%。根據計算，阻力系數＜2，由此可見在氣流速度＜0.8ｍ/ｓ的情況下，多孔氣流分布板可以滿足濾筒式除塵器的要求。
4.3濾筒和濾料
濾筒是用計算長度的濾料折疊成褶，首尾粘合成筒，筒的內部用金屬網架支撐，上、下用頂蓋和底座固定，濾料的長度由粉塵的性質和粉塵的濃度決定。
濾料是濾筒式除塵器核心部分，也是濾筒式除塵器成敗的關鍵，過去用的濾料一般都用紙頁纖維濾料這種濾料對＞0.5ｕｍ的粉塵有＞99.9%過濾效率，但是其缺點是容塵量大，清灰困難，不宜用于高濃度，日本大志株式會社于2000年生產出具有自己知識產權的連續長纖維濾料，解決了上述困難，市場上現有的濾袋采用針刺呢濾料，為深層過濾濾料，以此制成的濾袋在工作初期需要在其表面建立一個初級塵餅。粉塵很容易穿透這種濾料，增大排放量，或者堵塞空氣通道，使濾袋過早失效。特別在收集帶潮氣粉塵時，更容易糊袋。而大志濾料具有以下特點：
1)通常的濾料是深層過濾，它依賴于濾料表面的粉塵層達到有效過濾，建立有效過濾時間 約為整個過濾過程的10%。覆膜濾料是表面過濾，粉塵不透入濾料，無初濾期，開始就是接近100%的有效過濾。
2)傳統的濾料在高濃度粉塵進入后，透氣性下降，阻力上升。覆膜濾料以均勻細微孔徑及其不粘性，投入使用后立即提供極佳的過濾性能，粉塵透過率近似零，阻力基本處于穩定，經測試在過濾速度1－2ｍ/min工況下，其阻力約為300－500Pａ。
3)對針刺氈濾料，一般用高能脈沖噴沖清灰才能維持濾料的常規阻力，用覆膜濾料則降低噴吹強度30%－50%即可維持濾料的常規阻力。
4)使用壽命長，同種工況下，一般是傳統針刺氈濾料的5倍壽命。
5、工業應用
5.1應用粉磨系統
2004年6月運用該技術，我們對水泥廠的生料磨的袋除塵器進行改造，設計參數見表（1）。在保持原有除塵器殼體情況下，更換了花板，改進了脈沖噴吹系統，增加了氣流分布裝置，專門設計了濾筒并對濾筒進行防水處理?！?/span>
表（1） 除塵器設計參數
序號 項目 單位 技術參數
1 處理氣量 ｍ3/ｈ 58000
2 粉塵溫度 C ＜100
3 過濾面積 ｍ2 800
4 濾筒數量 只 40
5 除塵器阻力 Pａ 1200－1500
6 入口含塵濃度 ｇ/ｍ3 ＜120
7 出口含塵濃度 ｇ/ｍ3 ＜0.05
8 清灰壓力 MPａ ＜0.3
表（2） 除塵器性能測試數據
序號 項目 單位 測定值
1 進口風量 ｍ3/ｈ 56800
2 設備阻力 Pａ 630
3 過濾風速 ｍ/min 0.97
4 進口含塵濃度 ｇ/ｈ3 ＞8
5 出口含塵濃度 ｇ/ｈ3 0.022
6 粉塵溫度 ?C 93
7 清灰壓力 MPａ 028
8 效率 % 99.98
經過十二天的安裝、調試后，設備運行正常，并對除塵器性能按《除塵機組技術性能及測試方法》［GB11653－89］進行實測，測定結果見表（2）。從表中可以看出，經過改造后的除塵器，其運行阻力、出口排放濃度、除塵效率等技術指標均優于國內同類除塵設備。
5.2對電除塵器的改造
年產300萬噸水泥廠的三號水泥磨電除塵器處理量不足，排放量大。原型號：AAF/ELEX電除塵，電場及電室均為兩個，清灰系統為機械繞臂錘振打系統，集塵板面積792M2。
采用濾筒進行改造，首先清除原電除塵器內部極板、板絲和機械振打等零部件，在原殼體內建造人行通道的脈沖噴吹除塵器。其次通過導風板和密閉鋼板，正確引導氣流走向，在新加花板上安裝濾筒，無須籠架和文丘里管。最后裝上噴吹清灰控制系統投入使用。整個過程3周內完成.
改建前后對比
項 目 指 標 改建前情況 改建后情況
除 塵 設 備 AAF/ELEX電收塵器 寬敞式脈沖噴吹除塵器
處 理 風 量 34157m3 /H 37300m3/H
潛在額外處理風量
（可再增加安裝數排濾件） 43300m3/H
水泥磨冷卻水消耗量 1400L/H 800L/H
水泥成品品質 3950—4050cm2/g 4000—4200cm2/g
入口粉塵濃度 400g/Nm3 400g/Nm3
粉塵排放濃度 可見排塵 10mg/Nm3
6、結束語
濾筒式除塵器可以廣泛用于水泥行業的粉磨系統、粉碎系統、立窯、旋窯的窯頭、窯尾等各個揚塵點的收塵，對各類傳統除塵器進行改造亦可取得很好效果，關鍵在于選取先進、合理的結構，使之適應各種粉塵的特點。
濾筒式除塵器早在20世紀70年代就已經在日本和歐美一些國家出現，具有體積小，效率高，投資省，易維護等優點，但因其設備容量小，難組合成大風量設備，過濾風速偏低，應用范圍窄，僅在糧食、焊接等行業應用，所以多年來未能大量推廣。近年來，隨著新技術、新材料不斷地發展，以日本的大志（Great.Ambition）株式會社，美國的湯姆森公司，畢威公司為代表，對除塵器的結構和濾料進行了改進，使得濾筒除塵器廣泛地應用于水泥、鋼鐵、電力、食品、冶金、化工等工業領域，整體容量增加數倍，成為過濾面積＞2000ｍ2大型除塵器（GB6719－86類），是解決傳統除塵器對超細粉塵收集難、過濾風速高、清灰效果差、濾袋易磨損破漏、運行成本高的最佳方案，和市場上現有各種袋式、靜電除塵器相比具有有效過濾面積大、壓差低、低排放、體積小、使用壽命長等特點，成為工業除塵器發展的新方向。
2、濾筒式除塵器的結構
濾筒式除塵器的結構是由進風管、排風管、箱體、灰斗、清灰裝置、導流裝置、氣流分流分布板、濾筒及電控裝置組成，類似氣箱脈沖袋除塵結構。
濾筒在除塵器中的布置很重要，既可以垂直布置在箱體花板上，也可以傾斜布置 在花板上，從清灰效果看，垂直布置較為合理。花板下部為過濾室，上部為氣箱脈沖室。在除塵器入口處裝有氣流分布板。
3、筒式除塵器工作原理
含塵氣體進入除塵器灰斗后，由于氣流斷面突然擴大及氣流分布板作用，氣流中一部分粗大顆粒在動和慣性力作用下沉降在灰斗；粒度細、密度小的塵粒進入濾塵室后，通過布朗擴散和篩濾等組合效應，使粉塵沉積在濾料表面上，凈化后的氣體進入凈氣室由排氣管經風機排出。
濾筒式除塵器的阻力隨濾料表面粉塵層厚度的增加而增大。阻力達到某一規定值時進行清灰。此時PLC程序控制脈沖閥的啟閉，首先一分室提升閥關閉，將過濾氣流截斷，然后電磁脈沖閥開啟，壓縮空氣以及短的時間在上箱體內迅速膨脹，涌入濾筒，使濾筒膨脹變形產生振動，并在逆向氣流沖刷的作用下，附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢后，電磁脈沖閥關閉，提升閥打開，該室又恢復過濾狀態。清灰各室依次進行，從第一室清灰開始至下一次清灰開始為一個清灰周期。脫落的粉塵掉入灰斗內通過缷灰閥排出。
4、技術改進措施和選用技術
4.1清灰裝置
傳統的濾筒除塵器有兩種清灰方式，一種是高壓氣流反吹，一種是脈沖氣流噴吹，實踐表明前者的優點是氣流均勻，缺點是耗毛量大；后者的優點是耗氣量小，缺點是氣流弱小。為此可作兩個方面改進：一方面在脈沖噴吹管上增加導流裝置，加強氣流誘導作用，另一方面把濾筒上部導流風管取消，使脈沖氣流和誘導氣流同時充分進入濾筒。這樣改進后耗氣量少，氣流均勻，清灰效果好，根據計算，技術改進后的清灰氣流流量是脈沖氣量的3－5倍。
4.2 氣量分布板
濾筒除塵器的氣流分布很重要，必須考慮如何避免設備進口處由于風速較高造成對濾料的高磨損區域。氣流分布板用于濾筒式除塵器有獨特要求，氣流分布必須十分穩定和均勻。才有利于氣流的上升和粉塵的下降，氣流分布板開孔率35%。根據計算，阻力系數＜2，由此可見在氣流速度＜0.8ｍ/ｓ的情況下，多孔氣流分布板可以滿足濾筒式除塵器的要求。
4.3濾筒和濾料
濾筒是用計算長度的濾料折疊成褶，首尾粘合成筒，筒的內部用金屬網架支撐，上、下用頂蓋和底座固定，濾料的長度由粉塵的性質和粉塵的濃度決定。
濾料是濾筒式除塵器核心部分，也是濾筒式除塵器成敗的關鍵，過去用的濾料一般都用紙頁纖維濾料這種濾料對＞0.5ｕｍ的粉塵有＞99.9%過濾效率，但是其缺點是容塵量大，清灰困難，不宜用于高濃度，日本大志株式會社于2000年生產出具有自己知識產權的連續長纖維濾料，解決了上述困難，市場上現有的濾袋采用針刺呢濾料，為深層過濾濾料，以此制成的濾袋在工作初期需要在其表面建立一個初級塵餅。粉塵很容易穿透這種濾料，增大排放量，或者堵塞空氣通道，使濾袋過早失效。特別在收集帶潮氣粉塵時，更容易糊袋。而大志濾料具有以下特點：
1)通常的濾料是深層過濾，它依賴于濾料表面的粉塵層達到有效過濾，建立有效過濾時間 約為整個過濾過程的10%。覆膜濾料是表面過濾，粉塵不透入濾料，無初濾期，開始就是接近100%的有效過濾。
2)傳統的濾料在高濃度粉塵進入后，透氣性下降，阻力上升。覆膜濾料以均勻細微孔徑及其不粘性，投入使用后立即提供極佳的過濾性能，粉塵透過率近似零，阻力基本處于穩定，經測試在過濾速度1－2ｍ/min工況下，其阻力約為300－500Pａ。
3)對針刺氈濾料，一般用高能脈沖噴沖清灰才能維持濾料的常規阻力，用覆膜濾料則降低噴吹強度30%－50%即可維持濾料的常規阻力。
4)使用壽命長，同種工況下，一般是傳統針刺氈濾料的5倍壽命。
5、工業應用
5.1應用粉磨系統
2004年6月運用該技術，我們對水泥廠的生料磨的袋除塵器進行改造，設計參數見表（1）。在保持原有除塵器殼體情況下，更換了花板，改進了脈沖噴吹系統，增加了氣流分布裝置，專門設計了濾筒并對濾筒進行防水處理?！?/span>
表（1） 除塵器設計參數
序號 項目 單位 技術參數
1 處理氣量 ｍ3/ｈ 58000
2 粉塵溫度 C ＜100
3 過濾面積 ｍ2 800
4 濾筒數量 只 40
5 除塵器阻力 Pａ 1200－1500
6 入口含塵濃度 ｇ/ｍ3 ＜120
7 出口含塵濃度 ｇ/ｍ3 ＜0.05
8 清灰壓力 MPａ ＜0.3
表（2） 除塵器性能測試數據
序號 項目 單位 測定值
1 進口風量 ｍ3/ｈ 56800
2 設備阻力 Pａ 630
3 過濾風速 ｍ/min 0.97
4 進口含塵濃度 ｇ/ｈ3 ＞8
5 出口含塵濃度 ｇ/ｈ3 0.022
6 粉塵溫度 ?C 93
7 清灰壓力 MPａ 028
8 效率 % 99.98
經過十二天的安裝、調試后，設備運行正常，并對除塵器性能按《除塵機組技術性能及測試方法》［GB11653－89］進行實測，測定結果見表（2）。從表中可以看出，經過改造后的除塵器，其運行阻力、出口排放濃度、除塵效率等技術指標均優于國內同類除塵設備。
5.2對電除塵器的改造
年產300萬噸水泥廠的三號水泥磨電除塵器處理量不足，排放量大。原型號：AAF/ELEX電除塵，電場及電室均為兩個，清灰系統為機械繞臂錘振打系統，集塵板面積792M2。
采用濾筒進行改造，首先清除原電除塵器內部極板、板絲和機械振打等零部件，在原殼體內建造人行通道的脈沖噴吹除塵器。其次通過導風板和密閉鋼板，正確引導氣流走向，在新加花板上安裝濾筒，無須籠架和文丘里管。最后裝上噴吹清灰控制系統投入使用。整個過程3周內完成.
改建前后對比
項 目 指 標 改建前情況 改建后情況
除 塵 設 備 AAF/ELEX電收塵器 寬敞式脈沖噴吹除塵器
處 理 風 量 34157m3 /H 37300m3/H
潛在額外處理風量
（可再增加安裝數排濾件） 43300m3/H
水泥磨冷卻水消耗量 1400L/H 800L/H
水泥成品品質 3950—4050cm2/g 4000—4200cm2/g
入口粉塵濃度 400g/Nm3 400g/Nm3
粉塵排放濃度 可見排塵 10mg/Nm3
6、結束語
濾筒式除塵器可以廣泛用于水泥行業的粉磨系統、粉碎系統、立窯、旋窯的窯頭、窯尾等各個揚塵點的收塵，對各類傳統除塵器進行改造亦可取得很好效果，關鍵在于選取先進、合理的結構，使之適應各種粉塵的特點。
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