袋式除尘的过滤和清灰机理—粉尘层和表面过滤机理

　　袋式除尘器主要由袋室、滤袋、框架、清灰装置等部分组成。袋式除尘器的除尘过程主要是由滤袋完成的。滤袋是各种滤料纤维织造后缝制而成。过滤机理取决于滤料和粉尘层多种过滤效应。

　　粉尘层和表面过滤机理

　　1、粉尘层过滤机理
　　在滤料纤维的过滤机理中，如扩散、重力、惯性碰撞、静电等作用对粉尘层都是存在的，但主要的是筛分作用。
　　在袋式除尘器开始运转时，新的滤袋上没有粉尘，运行数分钟后在滤袋表面形成很薄的尘膜。由于滤袋是用纤维织造成的，所以在粉尘层未形成之前，粉尘会在扩散等效应的作用下逐渐形成粉尘在纤维间的架桥现象。滤袋纤维直径一般为20—100um。针刺毡纤维直径多为10—20um。纤维间的距离多为10—30um，架桥现象很容易出现。架桥现象完成后的0.3—0.5mm的粉尘层常称为尘膜或一次粉尘层。在
一次粉尘层上面再次堆积的粉尘称二次粉尘层。
　　平纹织物滤布本身的除尘效率为85%—90%，效率比较低。但是在滤布表面粉尘附着堆积时，可得到99.5%以上的高除尘效率。因而有必要在清除粉尘之后，使滤布表面残留0.3—0.5mm厚的粉尘层，以防止除尘效率下降。问题在于除尘器运行过程中如何完成使第一次粉尘层保留，而仅仅清除第二次粉尘层，这个问题对设计和制造厂来说既是技术问题，又是一种处置经验。因此可以说袋式除尘器的历史，就
是循序渐进不断完善的历史。基于粉尘层对效率的影响，所以在粉尘层剥落部分除尘效率就急剧下降；同时，由于压力损失减少，烟气就在这部分集中流过。因此，几秒钟后滤布表面又形成了粉尘层，除尘效率又上升了，即每一清除周期可排出一定量的粉尘。另一方面，若过滤风速设计得当，到了滤布表面过滤层有一定的压力损失（常为1000—1500Pa），即在所需的时间内过滤层达到一定的厚度时，时间与过滤风速成反比。取过滤风速为n倍，所需时间为n/1，每小时必须清除粉尘层的次数至少为n倍，实际L必须考虑清除所需的时间t（10—30s），应取n+t倍。
　　另外，采用非织布型针刺毡作为滤布，一般可采用1.5—2.5厚度，这一层相当于前所述及的一次粉尘层，它存在于滤布的内层。
　　烟气与粉尘从滤布表面渗透穿过，同时用某种方法来清除灰尘，前述的两种作用取得平衡后，在滤布的内层（毛毡型）就形成了厚度为0.5—0.7mm，由灰尘和滤布纤维交缠而成的层，这就称为内层过滤层，相当于前述平纹织物的一次过滤层。然而烟尘重新在滤布表面上堆积而成为二次粉尘层。
　　这样内过滤层同纤维交织在一起，与二次粉尘层相比其性质大为不同，所以清除的仅仅是二次粉尘层，内过滤层就易于完全保留，因而清除粉尘后的除尘效率就不会下降。
　　粉尘在滤布L的附着力是非常强的，当过滤速度为0.28m/s直径10um的粉尘粒子在滤料上的附着力可以达到粒子自重的1000倍，5um的粉尘粒子在滤料上的附着力可以达到粒子自重的4200倍。所以在除尘滤袋清灰之后，粉尘层会继续存在。粉尘层的存在，使过滤过程中的筛分作用大大加强，过滤效率也随之提高。粉尘层形成的筛孔比滤料纤维的间隙小得多，其筛分效果显而易见。
　　粉尘层的形成与过滤速度有关，过滤速度较高时粉尘层形成较快；过滤速速度很低时，粉尘层形成较慢。如果单纯考虑粉尘层的过滤效果。过滤速度低未见得是有利的。粉尘层继续加厚时，必须及时用清灰的方法去除，否则会形成阻力过高，或者粉尘层的自动降落，从而导致粉尘间的“漏气”现象，降低捕集粉尘的效果。

　　2、表面过滤机理
　　基于粉尘层形成有利于过滤的理论，人为地在普通滤料表面覆上一层有微孔的薄膜以提高除尘效果。所以过滤表面的薄膜又称人造粉尘层。
　　为了控制对不用粒子的捕集效率，不同用途的微孔表面薄膜其微孔孔径是变化的。例如，过滤普通粉尘时，微孔孔径通常小于2um；过滤细菌时，孔径小于0.3um；过滤病毒时，孔径小于0.05um。这种区别就像筛孔一样，根据筛上筛下的要求，选用不同筛孔的筛网。
　　表面过滤的薄膜可以覆在普通滤料表面，也可以覆在塑烧板的表面。目前滤个L覆的薄膜都是采用氟乙烯膜，底布类型达20多种，薄膜却只有一种，薄膜的厚度在10um左右，各厂家产品略有不同。
　　薄膜表面过滤的机理同粉尘层过滤一样，主要靠微孔筛分作用。由于薄膜的孔径很小，能把极大部分尘粒阻留在膜的表面，完成气固分离的过程。这个过程与一般滤料的分离过程不同，粉尘不深入到支撑滤料的纤维内部。其好处是：在滤袋工作一开始就能在膜表面形成透气很好的粉尘薄层，既能保证较高的除尘效率，又能保证较低的运行阻力；而且如前所述，清灰也容易。
　　应当指出，超薄膜表面的粉尘层剥离情况与一般滤袋有很大差别，试验证明，复合滤袋上的粉尘层极易剥落，有时还未到清灰机构动作粉尘也会掉落下来。还有另一个重要事实，即使水硬性粉尘如水泥尘在膜表面结块初期也会被剥离下来。但是，如果粉尘结块现象严重或者烟气结露，覆膜滤料也无能为力，必须采取其他措施来解决。

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