袋式除塵器工作原理就是一個過濾過程和一個清灰過程。脈沖噴吹袋式除塵器工作原理如圖1-5所示。

一、過濾機理

當(dāng)含塵氣體進入袋式除塵器通過濾料時,粉塵被阻在濾料表面,干凈空氣則透只過濾料的縫隙排出,完成過濾過程,完成過濾的主要有纖維過濾、薄膜過濾和粉塵層過濾。袋式除塵器是纖維過濾,薄膜過濾與粉塵層過濾的組合,它的除塵機理是篩濾、慣性碰撞、鉤附、擴散、重力沉降和靜電作用等效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。

(1)篩濾濾應(yīng) 當(dāng)粉塵的顆粒直徑較濾料纖維間的孔隙或濾料上粉間的孔隙大時,粉塵被阻留下來,稱為篩濾效應(yīng),對織物濾料來說,這種效應(yīng)是很小的，只是當(dāng)織物上沉積大量的粉塵后篩濾效應(yīng)才充分顯示出來。

(2)慣性碰撞效應(yīng) 當(dāng)含塵氣流接近濾料纖維時,氣流繞過纖維,但1um以上的較大顆粒由于慣性作用而偏離氣流流線,但仍保持原有的方向,撞擊到纖維上,粉被集下來,稱為慣性碰撞效應(yīng)。

(3)鉤附效應(yīng) 當(dāng)含塵氣流接近濾料纖維時,細(xì)微的粉塵仍保留在流線內(nèi),這時流線比的較緊密,如果粉塵顆粒的半徑大于粉塵中心到達纖維邊緣的距離,粉塵即被捕獲,稱為鉤附效應(yīng),又稱攔截效應(yīng)。

(4)擴散效應(yīng) 當(dāng)粉塵顆粒極為細(xì)小(0.5um以下)時,在氣體分子的碰撞下偏線做不規(guī)則運動(亦稱布朗運動),這就增加了粉塵與纖維的接觸機會,使粉塵被捕獲,塵顆粒越小,運動越烈,從而與纖維接觸的機會也越多。

碰撞,鉤附及擴散效應(yīng)均隨纖維的直徑減小而增加,濾料的孔隙率增加而減少,因采用的濾料纖維越細(xì),纖維越密實,濾料的除塵效率越高。

(5)重力沉降效應(yīng) 顆粒大,相對密度大的粉生,在重力作用下沉落下來,這與在重力除塵器中粉塵的運動機理相同。

(6)靜電作用效應(yīng) 如果粉塵與濾料的電荷相反,則粉塵易于吸附于濾料上,從而提高除塵效率,但被吸附的粉塵難以剝落。反之,如果兩者和電荷相同,則塵受到濾料的排斥,效率會因此而降低,但粉容易從濾袋表面剝離。

1.不同濾料除塵機理的差異

1)織物濾料的孔隙存在于經(jīng)紗、緯紗之間(一般線直徑為300~700gm,間隙為100-200gm),以及纖維之間,而后者占全部孔隙的30%~50%開始濾塵時,氣流大部分從經(jīng)、緯紗之間的小孔通過,只有小部分粉穿過纖維間的縫隙,粗塵顆粒被嵌進纖維間的小孔內(nèi),氣流繼續(xù)通過纖維間的縫隙,此時濾料即成為對粗、細(xì)粉塵顆粒都有效的過濾材料,而且形成稱為“初次粉塵層”或“第二過濾層”的粉塵層,于是粉塵層表面出現(xiàn)以強制篩濾效應(yīng)捕集粉塵的過程,此外,在氣流中粉塵的直徑比纖維細(xì)小時碰撞、鉤附、擴散等效應(yīng)增加,除塵效率提高。

2)針刺氈或水刺氈濾料,由于本身構(gòu)成厚實的多孔濾床,可以充分發(fā)揮上述效應(yīng),但“第二過濾層”的過濾作用仍很重要。

3)覆膜濾料,其表面上有一層人工合成的內(nèi)部呈網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的、厚50m、每平方厘米含有14億個微孔的特制薄膜,顯然其過濾作用主要是篩濾效應(yīng),故稱為表面過濾。

2.合理的清灰周期

袋式除塵器在實際運行中,隨著濾袋粉塵層的增加,需要對濾料進行周期性的清灰隨著集粉塵量的不斷增加,粉塵層不斷增厚,其過濾效率隨之提高,除塵器的阻力也逐漸增加,而通過濾袋的風(fēng)量則逐漸減小,這時,需要對濾袋進行清灰處理,既要及時、均勻地除去濾袋上的積灰,又要避免過度清灰,使其保留“初次粉塵層”,保證工作穩(wěn)定和高效率,這對于孔隙較大的或易于清灰的濾料更為重要。

二、過濾過程

外濾式除塵器在每個濾袋里面裝有圓筒形狀的支承袋籠,含有粉的氣體從濾袋的外側(cè)向內(nèi)側(cè)流動,所以,粉塵被濾袋的外側(cè)面過濾捕集,潔凈氣體通過內(nèi)側(cè)從上部排出,潔凈室設(shè)有壓縮空氣管,靠壓縮空氣管噴出來的脈沖氣流抖落粉塵,殼體、漏斗等振動式相同,處于封閉狀態(tài),從漏斗上部送進來的含塵氣體分路升至各個濾袋,被過濾鋪集,內(nèi)濾式除生器過濾情況與外濾式除塵器近似。

新濾袋在運行初期主要捕集1m以上的粉塵,捕集機理是慣性作用、篩分作用、遮擋作用、靜電沉降和重力沉降等,粉塵的一次黏附層在濾布面上形成后也可以捕集1m以下的微粒,并且可以控制擴數(shù),這些作用力受粉塵粒子的大小,密度、纖維直徑和過濾速度的影響。

袋式除塵器處理空氣的粉濃度為0.5~100g/3,因此,在開始運動的幾分鐘內(nèi)就在濾布的表面和里面形成一層粉塵的黏附層,這層黏附層又叫作一次黏附層或過濾膜如果形成一次黏附層,那么該黏附層就起過濾捕集的作用,其原因是松層內(nèi)形成許多微孔,粉塵層的孔隙率為0.8~0.9,這些微孔產(chǎn)生分效果,過濾速度越低,微孔越小,粉塵層的孔隙率越大,所以,高效率集過程在很大程度上取決于過濾速度。

三、清灰過程

隨著過濾工況的繼續(xù)進行,濾料表面的粉層越積越厚,除塵器的運行阻力越來越大,處理風(fēng)量越來越小,此時必須進入清灰工況,利用振動,反吹風(fēng)或脈沖噴吹等方式對濾袋進行清灰,使大部分粉塵從濾料表面離,僅殘留部分嵌人纖維層內(nèi)部或牢固黏附于纖維層表面的粉塵,濾料得以再生。

濾料表面的粉塵層分為一次粉塵層和二次粉塵層。一次粉塵層是指在正常清灰后,仍依附在纖維層,與纖維層一起構(gòu)成過濾體,不再脫落的粉塵層。二次粉塵層是指在正常清灰,能從纖維層表面有效剝離脫落的粉塵層。通常需要經(jīng)過數(shù)千次的過濾清灰動作,歷時數(shù)月運行才能建立穩(wěn)定的一次粉塵層。

對于分室結(jié)構(gòu)的袋式除塵器,清灰工況是依序逐室進行的,使除塵器的過濾效率、運行阻力以及系統(tǒng)運行風(fēng)量不至于發(fā)生太大的波動。