第7章 过滤式除尘,教学内容： 7.1袋式除尘器的除尘原理 7.2袋式除尘器的滤料和结构形式 7.3袋式除尘器的选型、设计和应用 7.4颗粒层除尘器 教学重点： 理解袋式除尘器的除尘原理 袋式除尘器的选型与设计,第7章 过滤式除尘,使含尘气流通过过滤材料或滤层将粉尘分离捕集的装置 就过滤材料来分 以织物为滤料的表面过滤器 以填料层（玻璃纤维、硅砂、煤粒等）作滤材的内部过滤器,7.1 袋式除尘器的工作原理,袋式除尘器是将棉、毛或人造纤维等材料加工成织物作为滤料，制成滤袋对含尘气体进行过滤 滤料本身的网孔较大，约20～50μm，绒布约5～10μm，却能除去粒径1μm以下的颗粒，除尘效率很高7.1 袋式除尘器的工作原理,7.1 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,,1、袋式除尘器的工作原理,其机理涉及筛滤、惯性碰撞、拦截、扩散、静电、重力沉降对于1μm以上的尘粒，主要靠惯性碰撞；而小于1μm的尘粒，其除尘机理主要是扩散作用 （1）筛滤作用：当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。
由于新滤布孔隙远大于粉尘粒径，所以阻留作用很小，但当滤布表面积沉积大量粉尘后，阻留作用就显著增大1、袋式除尘器的工作原理,筛滤作用机理示意图,气流流线,粒子,筛分,已收集粒子,1、袋式除尘器的工作原理,（2）惯性碰撞：当含尘气流接近过滤纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前进，撞击到纤维上即会被捕集，这种惯性碰撞作用，随粉尘粒径及流速的增大而增强 （3）拦截作用：当含尘气流接近滤料纤维时，较细尘粒随气流一起绕流，若尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离时，尘粒即因与纤维接触而被拦截1、袋式除尘器的工作原理,拦截、惯性碰撞作用机理示意图,气流流线,粒子,靶,拦截,惯性碰撞,1、袋式除尘器的工作原理,（4）扩散作用：小于1μm的尘粒，特别是小于0.2μm的亚微米粒子，在气体分子的撞击下像气体分子一样做布朗运动，如果在运动中和纤维接触，即可从气流中分离出来 布朗运动引起，它随气速的降低，纤维和粉尘的直径的减小而增强 小于1μm的尘粒，其除尘机理主要是扩散作用,,1、袋式除尘器的工作原理,扩散、电沉积作用示意图,靶,粒子,气流流线,电沉积,扩散,1、袋式除尘器的工作原理,（5）静电作用：一般粉尘和滤料都可能带有电荷，当二者带有电荷相反时，粉尘易于被吸附在滤料上，有利于提高除尘效率，但粉尘却难以清除下来。
（6）重力沉降作用：当气流进入除尘器中，粒径和密度较大的尘粒，可能因为重力作用而自然沉降下来2、袋式除尘器的除尘过程,滤布的除尘过程： 含尘气体通过滤袋，过一段时间后，表面积聚了一层粉尘层（称为粉尘初层），在以后的运行中，粉尘初层成了主要过滤层，滤布只起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用由于粉尘初层的影响，网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率2、袋式除尘器的除尘过程,滤布的除尘过程： 随着滤料上粉尘的积聚，除尘效率和压力损失都相应增加，当滤料两侧压差很大时会把已附着在滤料上的细尘挤压过去，使效率降低另外，阻力过高，处理风量显著下降，影响排放效果，故除尘器应控制一定的阻力，及时清灰，但不能破坏粉尘初层2、袋式除尘器的除尘过程,,,含尘气流,滤料,形成粉尘初层,过滤、清灰（保持初层）,,,,3、 袋式除尘器除尘效率的影响因素,（1）滤布及粉尘层的影响 积尘厚度的影响：对于效率而言：积尘后正常工作振打后清洁滤料 清洁滤料的影响 粒径大小：dp=0.3μm的粒子效率较低因为恰是惯性碰撞与拦截捕集作用的下限，扩散的上限 （2）滤布结构与性质的影响 滤布结构与性质不同，效率也不同绒布的效率大于素布的效率；长绒的大于短绒的,袋式除尘器的分级效率曲线,,3、 袋式除尘器除尘效率的影响因素,（3）过滤速度（Vf）的影响 定义：气体通过滤料的平均速度，单位为cm/s或m/min 过滤速度Vf的计算公式：,,工程上常用比负荷qF,它指1m2滤布每小时通过的气体量，单位为m3（气体）/ m2 （滤布）,式中，Q—处理气量，m3/h A—滤布总面积，m2；,3、 袋式除尘器除尘效率的影响因素,（3）过滤速度（Vf）的影响 过滤速度是一个重要的技术经济指标，一般选用范围为0.2~6m/min。
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和耗电量却会加大3、 袋式除尘器除尘效率的影响因素,（3）过滤速度（Vf）的影响 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 实践表明：过滤粗粉尘, vf 为2m/min为宜；过滤细粉尘，过滤速度取较小值（0.6~1.0m/min）4、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除尘器的压力损失ΔP包括清洁滤料的压力损失ΔP0和过滤层的压力损失ΔPd二者组成的μ——气体粘度，Pa·s； ξ——总阻力系数，m-1； ξ0——清洁滤料的阻力系数，m-1； Vf——过滤速度，m/s； m——滤料上的粉尘负荷，kg/m2； α——粉尘层平均比阻力，m/kg由上式可知，压力损失与过滤速度和空气粘度成正比，与气体密度无关,4、袋式除尘器的压力损失,,,,清洁滤料的阻力ΔP0很小，一般可忽略其阻力系数ξ0在107~108（m-1）； 过滤层的压力损失ΔPd则受滤布特性的影响，粉尘层平均比阻力α=1010~1011m/kg ；粉尘负荷m=0.1~ 0.3kg/m2 。
粉尘层平均比阻力α随粉尘负荷和滤料特性不同而变化,4、袋式除尘器的压力损失,,,,假设除尘器进口含尘浓度为Ci（kg/m3）,出口处粉尘浓度忽略不计，过滤时间为t（s)，则滤布上积存的粉尘负荷为：,,t秒后粉尘层的压力损失为：,给定△Pd，则可求最大清灰周期：,4、袋式除尘器的压力损失,,,,袋式除尘器的压力损失一般控制在800~1500Pa，当除尘器的阻力达到预定值时，需对滤袋清灰 入口含尘浓度大，清灰时间变短，清灰次数增加，滤料寿命缩短 滤袋清灰后，不能恢复到初始阻力值，两者的差值为残留阻力（应保护的粉尘初层的阻力），一般情况下残留阻力约为700~1000Pa左右4、袋式除尘器的压力损失,粉尘的比阻力系数,7.2 袋式除尘器的滤料和结构型式,1、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，但清灰周期短，必须及时清灰,1、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、80～90℃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 常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120℃，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250℃，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性;温度在80-90℃以下含尘气体。
1、袋式除尘器的滤料,袋式除尘器的滤料一般根据含尘气体的性质、粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择，选择时应遵循以下原则： ⑴ 滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求，如气体和粉尘的温度、酸碱度及有无爆炸危险等 ⑵ 在上述前提下，应尽可能选择使用寿命长的滤料，这是因为使用寿命长不仅能节省运行费用，而且可以满足气体长期达标排放的要求 ⑶ 选择滤料时应对各种滤料排序比较，不应该用一种所谓“好”滤料去适应各种工况场合 ⑷ 在气体性质、粉尘性质和清灰方式中，应抓住主要影响因素选择滤料，如高温气体、易燃粉尘等 ⑸ 选择滤料应对各种因素进行经济对比根据粉尘气体性质选择滤料,⑴ 气体温度 含尘气体温度是滤料选用中的重要因素通常把小于130℃的含尘气体称为常温气体，大于130℃的含尘气体称为高温气体，所以可将滤料分为两大类，即低于130℃的常温滤料及高于130℃的高温滤料因此，应根据烟气温度选用合适的滤料 滤料的耐温有“连续长期使用温度”及“瞬间短期温度”两种：“连续长期使用温度”是指滤料可以适用的、连续运转的长期温度，应以此温度来选用滤料；“瞬间短期温度”是指滤料所处每天不允许超过10min的最高温度，时间过长，滤料就会老化或软化变形。
根据粉尘气体性质选择滤料,⑵ 气体湿度 含尘气体按相对湿度分为三种状态：相对湿度在30%以下时为干燥气体；相对湿度在30%～80%之间为一般状态；气体相对湿度在80%以上即为高湿气体对于高湿气体，又处于高温状态时，特别是含尘气体中含有SO3时，气体冷却会产生结露现象这不仅会使滤袋表面结垢、堵塞，而且会腐蚀结构材料，因此需特别注意根据粉尘气体性质选择滤料,对于含湿气体在选择滤料时应注意以下几点： ① 含湿气体使滤袋表面捕集的粉尘润湿粘结，尤其对吸水性、潮解性和湿润性粉尘，会引起糊袋，因此，应选用锦纶与玻璃纤维等表面滑爽、长纤维、易清灰的滤料，并宜对滤料使用硅油、碳氟树脂做浸渍处理，或在滤料表面使用丙烯酸、聚四氟乙烯等物质进行处理 ② 当高温和高湿同时存在时会影响滤料的耐温性，尤其对于锦纶、涤纶、亚酰胺等水解稳定性差的材质更是如此，应尽可能避免 ③ 对含湿气体在除尘滤袋设计时宜采用圆形滤袋，尽量不采用形状复杂、布置十分紧凑的扁滤袋和菱形滤袋 ④ 除尘器含尘气体入口温度应高于气体露点温度根据粉尘气体性质选择滤料,⑶ 气体的化学性质 在各种炉窑废气和化工废气中，常含有酸、碱、氧化剂、有机溶剂等多种化学成分，而且往往受温度、湿度等多种因素的交叉影响。
因此，选择滤料应考虑周全 涤纶纤维在常温下具有良好的力学性能和耐酸碱性,但它对水、气十分敏感，容易发生水解作用，使强力大幅度下降为此，涤纶纤维在干燥烟气中，其长期运转温度小于130℃，但在高水分烟气中，其长期运转温度只能降到60～80℃.,根据粉尘气体性质选择滤料,⑶ 气体的化学性质 诺梅克斯纤维具有良好耐温、耐化学性，但在高水分烟气中，其耐温将由204℃降低到150℃诺梅克斯纤维比涤纶纤维具有较好的耐温性，但在高温条件下，耐化学性差一些 聚苯硫醚纤维具有耐高温和耐酸碱腐蚀的良好性能，适用于燃煤烟气除尘，但抗氧化的能力较差：聚酰亚胺虽可以弥补其不足，但水解稳定性又不理想 作为“塑料王”的聚四氟乙烯纤维具有最佳的耐化学性，但价格较贵1、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,（1）按滤袋形状 可分为圆筒形或扁形 圆袋应用较广，直径一般为120~300mm，最大不超过600mm，袋长度一般为2~6m，有的长达12m以上袋长与直径之比一般取16~40,其取值与清灰方式有关 对于大中小型袋式除尘器，一般都分成若干室，每室袋数少则8~15只，多达200只，每台除尘器的室数，少则3~4室，多达16室以上。
扁袋的断面形状有楔形、梯形和矩形等，其特点是单位容积过滤面积大、占地面积小、布置紧凑2、袋式除尘器的结构型式,（2）按进气方式 可分为上进式和下进式两种方式 上进气的特点是粉尘的沉降速度与气速向重叠，粉尘在袋内迁移距离较下进气远，能在滤袋上层形成均匀的粉尘层，过滤性能良好 但因配气室在壳体上部，将使除尘器高度增大，并由于上部增加了一块花板，不仅提高了造价，且不易调整滤袋张力此外，上进气方式还会使灰斗滞积空气，增加了结露的可能2、袋式除尘器的结构型式,2、袋式除尘器的结构型式,（2）按进气方式 可分为上进式和下进式两种方式 采用下进气方式，粗尘粒可直。