袋式除尘器

干式滤尘装置

袋式除尘器

袋式除尘器(Bagfilter)[0],又叫过滤式除尘器[1],而且,由于其滤布多被做成布袋形,所以,其也被称为布袋除尘器。该除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布将气体中的粉尘过滤出来的净化设备,且是一种应用比较广泛的干式滤尘装置。[12]18世纪80年代德国首先对袋式除尘器进行了商业化应用。1954年科学家HiVhersey发明了逆喷吹气清灰技术,1957年科学家TvReinauer发明的脉喷型(脉冲)袋式除尘技术,实现了袋式除尘技术的重大突破。进入20世纪70年代袋式除尘器逐渐向大型化方向发展。[6]20世纪50年代初期,中国的除尘器主要采用各种样式的湿式除尘器,之后在国外袋式除尘设备的影响下,除尘器逐渐转向机械抖动、反吹风清灰等方式。19世纪60年代中国自主研制了气环反吹袋式除尘器、炼铜烟气脉冲除尘器,中国的袋式除尘器由此进入起步阶段。[13]

袋式除尘器(Bagfilter)[1],又叫过滤式除尘器[2],而且,由于其滤布多被做成布袋形,所以,其也被称为布袋除尘器。该除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维过滤布将气体中的粉尘过滤出来的净化设备,且是一种应用比较广泛的干式滤尘装置。[13]

18世纪80年代德国首先对袋式除尘器进行了商业化应用。1954年科学家HiVhersey发明了逆喷吹气清灰技术,1957年科学家TvReinauer发明的脉喷型(脉冲)袋式除尘技术,实现了袋式除尘技术的重大突破。进入20世纪70年代袋式除尘器逐渐向大型化方向发展。[7]20世纪50年代初期,中国的除尘器主要采用各种样式的湿式除尘器,之后在国外袋式除尘设备的影响下,除尘器逐渐转向机械抖动、反吹风清灰等方式。19世纪60年代中国自主研制了气环反吹袋式除尘器、炼铜烟气脉冲除尘器,中国的袋式除尘器由此进入起步阶段。[14]

袋式除尘器主要由框架、箱体、滤袋、清灰装置等组成[15],并可按滤袋形状、过滤方向、进气口位置、除尘器内的压力、清灰方式等分为不同的类型。[16]袋式除尘器运用重力、惯性碰撞、吸附效应、静电吸引等物理原理实现清灰效果,其过程包含两个阶段:一是滤尘过程;二是清灰过程。[17]

袋式除尘器在钢铁、有色冶金、化工、机械、建材、交通运输等多个工业部门都有应用,且在国际上已经成为一种主流的除尘设备。[18]不过,袋式除尘器也存在许多自身的不足,如对温度、烟气水分、烟气成分的要求比较高[19],压力损失比较大[20],且还存在体积庞大、钢材需求量大、运行费用高等缺点。[21]因此,伴随着环保标准的提高,在未来,该设备还将持续提升自身的净化性能,比如,降低能耗,净化微细粒子等。[22]相关制造商有福建龙净环保股份有限公司[8]、菲达环保[9]、洁华控股股份有限公司[10]、中钢集团天澄环保科技股份有限公司等。[11]

国际发展

18世纪80年代,早期袋式除尘技术诞生,只不过当时的除尘技术只是使用一些挂袋,因此,工作效率比较低下。[7]

1881年德国Betch工厂的机械震动清灰式袋式除尘技术开始商业化应用。[7]

1954年科学家HiVhersey发明了逆喷吹气清灰技术,使袋式除尘器实现了除尘、清灰一体化操作,烟气处理效率得以提高数倍。[7]

1957年科学家TvReinauer发明的脉喷型(脉冲)袋式除尘技术,被认为是袋式除尘技术的一次重大突破,它不但使过滤和清灰连续,而且滤袋压力更趋稳定,处理气量进一步增大,滤布使用寿命更长,结构简单。[7]

20世纪70年代以后,袋式除尘器技术正式开始了向大型化发展,而且包括欧美国家、日本、澳洲等国家,均结合大规模工业生产,先后开发出大型袋式除尘器(不乏单台过滤面积超过10000m2的袋式除尘器),并应用于燃煤电站、干法水泥回转窑窑尾和电炉除尘。[7]

目前,在袋式除尘器过滤材料领域,日本、美国和中国是重要的专利申请国,而日本的东丽株式会社是该行业的巨头,其在袋式除尘器过滤材料领域的研发和创新水平位于世界前列,其产品包括包括PPS(聚苯硫醚纤维)、PTFE(聚四氟fú乙烯纤维)、芳纶纤维、P84(聚酰xiān亚胺纤维)等。除东丽公司外,美国杜邦公司以及全球最大的PTFE(聚四氟乙烯)生产商W.L.戈尔(GORE)公司生产的产品也处于世界领先水平。[23]

中国发展

20世纪50年代初期,中国的除尘器主要采用各种样式的湿式除尘器,之后在国外袋式除尘设备的影响下,除尘器逐渐转向机械抖动、反吹风清灰等方式。

20世纪60年代,在翻阅国外资料的基础上,我国自制了用于鞍钢炼铁厂高炉喷煤粉系统的气环反吹袋除尘器、用于富春江冶炼厂的炼铜烟气脉冲除尘器,袋除尘行业由此进入起步阶段[14]

1971年鞍山焦耐设计研究总院与武汉安全环保研究院等科研单位共同研制出中国第一套MC型脉冲袋式除尘器,中国开始了袋式除尘器的自主探索阶段。[14]

1981年中国第一套反吹风袋式除尘系列化除尘器由重庆钢铁设计研究院设计成功。

1994年武汉安全环保研究院废弃了高炉煤气净化使用的湿式除尘方式,设计了高炉煤气干法除尘用袋式除尘器。[14]

1999年,江苏科林环保设备有限公司研制了15800m2长袋脉冲除尘器,开启了大型长袋脉冲除尘器的先河。[14]

2000年在武钢平炉改转炉烟气除尘项目中,将原有电除尘器改造为袋式除尘器,使烟尘排放浓度由原来的百余毫克降至十几毫克。[14]

2003年,由中钢集团天澄环保科技股份有限公司、东北大学等科研设计单位共同完成的国家863计划项目,是电力行业300MW以上大型机组开始推广袋式除尘器的开端,并实现了10mg/m3甚至mg/m3超低排放目标。[14]

2019年,由武汉天澄环保科技股份有限公司、东北大学领衔完成的国家“钢铁窑炉烟尘PM2.5控制技术与装备”项目开发明了预荷电脉冲袋式除尘技术,并同时研发了海岛纤维超细面层梯度滤料技术,具有世界领先水平。[14]

2019年福建龙净环保股份有限公司研发的新型高效除尘设备是常规超净电袋的升级产品,尤其是在氢氧化铝焙烧炉上的成功应用填补了国际袋式除尘设备在该领域的空白。[14]

基本构造

袋式除尘器的结构主要包括框架、箱体、滤袋、清灰装置[15]和驱动系统组成[24]。以下展示的袋式除尘器是脉冲式袋式除尘器的结构图。[15]

脉冲式袋式除尘器的结构简图
脉冲式袋式除尘器的结构简图
1—进气口2—滤袋3—中部箱体4—排气口5—上箱体6—喷射管7—文氏管
8—空气包9—脉冲阀10—控制阀11—框架12—脉冲控制仪13—灰斗14—排灰阀

框架

袋式除尘器的框架多以碳钢丝或不锈钢丝为原材料,由纵筋和支撑环纵横叠交焊接而成。袋式除尘器的框架主要包括由梁、柱和斜撑,框架的主要作用在于支撑箱体、便于检修、维护,以及在一些特殊情况(如自然灾害)下,使机器不受到破坏。[15]

袋式除尘器框架
袋式除尘器框架

箱体

箱体是袋式除尘器用来固定骨架、滤袋和气路元件的重要组成部分,袋式除尘器的箱体包括滤袋室与洁净室,滤袋室由过滤室、灰斗、进气管、排气管、反吹风管和切换阀门组成。[25]滤袋室与洁净室均设有一个提升阀,彼此之间由花板隔开以切换过滤气流。箱体外形多种多样,有圆形、长方形等多种形式,其中以长方形为主要形式。[15]箱体的结构设计必须依据工况条件、粉尘浓度等实际因素,合理选择设计参数如过滤风速、过滤面积、清灰方式等。设计时通常以花板为中心,即首先确定花板的尺寸,再设计除尘器中箱体的结构尺寸。[26]

袋式除尘器箱体
袋式除尘器箱体

清灰装置

清灰装置是保持袋式除尘器长期稳定运行的关键,对滤袋寿命、除尘器阻力、压缩空气消耗量都有至关重要的作用。其组成部分包括空气过滤器、气包、空气阀、脉冲阀、喷吹管、文氏诱导器等。不同的清灰装置它们的清灰方式也有所不同,可分为低压行脉冲喷吹、低压回转脉冲喷吹、气箱脉冲喷吹等。[27]

袋式除尘器清灰装置示意图
袋式除尘器清灰装置示意图

除尘器滤袋

滤袋是袋式除尘器除尘的核心组成部件。滤袋由滤料缝制的袋身和起辅助作用的支撑、卡箍gū、吊链、防瘪环等配件组成。滤袋按横断面形状可以分为圆形滤袋、扁形滤袋、异形滤袋。按滤袋的滤气方向可分:[29]

外滤式:迎尘面在滤袋外侧,含尘气流由滤袋外侧流向滤袋的内部,粉尘层聚积在滤袋的外表面。[29]内滤式:迎尘面在滤袋的内侧,含尘气流由滤袋内侧流向滤袋的外侧,粉尘层聚积在滤袋的内表面。[29]

袋式除尘器的材料种类较多,滤袋通常采用天然纤维棉、动物纤维(如羊毛)、化学纤维[如尼龙(聚酰胺类)、涤纶(聚酯zhǐ类)、聚丙烯丝(聚丙烯类)、聚四氟乙烯(聚四乙烯类)]以及无机纤维(如玻璃纤维、石墨纤维)等材料。滤袋的使用应充分考虑到处理气体的温度、酸碱度和滤袋的尺寸稳定性、透气性及使用寿命等因素,[30]如208或901涤纶绒布,使用温度一般不超过120℃;经过硅酮tóng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℃以下的含尘气体。[31]

袋式除尘器滤袋
袋式除尘器滤袋

驱动系统

除尘风机是袋式除尘器产生气流的动力来源。离心风机工作时,引流含尘气体至风机叶轮,并克服气体在流动过程中管道和设备产生的阻力,气流在叶轮中受到离心力作用,呈空心锥体状螺旋状前进,中心部分的气流向边界流动,通过其强大的离心力将气流甩出叶轮,并通过烟囱排放至大气,这就是除尘风机的基本工作原理。除尘风机根据其安装位置分为两种情况:一种安装在除尘器前端,称之为正压除尘系统;一种安装在除尘器后端,称之为负压除尘系统。在现阶段常用的是负压除尘系统,除尘器运行过程中,在风机的抽力作用下其内外部将会产生一定的压力差,正常情况下,其内部压力低于外部大气压,呈现出负压状态。[24]

工作原理

袋式除尘器运用的是过滤机理,是重力、筛滤、惯性碰撞、吸附效应和扩散与静电吸引等各种力的综合效应。当含尘气体通过滤布时,比滤布空隙大的微粒,由于重力作用沉降或由于惯性作用被滤布挡住;比滤布空隙小的微粒,由于和滤布发生碰撞或被滤布纤维吸附,而停留在滤布的表面和空隙中,以此实现除尘效果。[32]袋式除尘器的工作过程分为两个阶段:一是滤尘过程;二是清灰过程。[17]

滤尘过程

滤尘过程是袋式除尘器进行过滤的过程,在该过程中,含尘气体会从袋式除尘器的风口进入灰斗,此时含尘气体中较粗的尘粒和凝聚的尘团会直接落下(预收尘),其它含尘气体则是会跟随气流向上涌入箱体,并在经过内部装有金属骨架的滤袋时,将气体中的粉尘阻留在滤袋的外表面,并以此完成了除尘过程,然后,净化后的气体会进入滤袋上部的清洁室,并汇集到出风管排出。[33]

清灰过程

袋式除尘器的清灰过程是逐室轮流进行的,并由控制器进行调整。清灰控制器有定时和定阻两种清灰功能,在工况条件较为稳定的情况下通常选择定时式清灰功能;当工况条件经常发生变化时,定阻式清灰则是首要选择。除尘器工作时,随着过滤不断进行,滤袋外表的积尘逐渐增多,除尘器的阻力亦逐渐增加。当达到设定值时,清灰控制器发出清灰指令,将滤袋外表面的粉尘清除下来,并落入灰斗,然后再打开排气阀使该室恢复过滤。经过适当的时间间隔后,除尘器再次进行下一室的清灰工作。[33]

袋式除尘器工作原理图
袋式除尘器工作原理图

优点

对粉尘的特性不敏感,不受粉尘比电阻的影响。[19]与静电除尘器相比,可以更好地去除飞灰中的重金属离子。[20]除尘效率高,一般在9%以上,出口处气体的含尘浓度可降低到20~30mg/m3,对亚微米粒径的细尘有较高的分级除尘效率。[19]处理气体量的范围大,并可处理非常高浓度的含尘气体。在采用高密度的合成纤维滤袋和脉冲反吹清灰方式时,它能处理粉尘浓度超过700g/m3的含尘气体。[19]结构比较简单,操作维护方便。[19]在保证相同的除尘效率的前提下,其造价和运行费用低于电除尘器。[19]排放颗粒物的浓度受锅炉负荷变化、烟气量的波动影响较小,且不受比电阻浓度和粒度等性质的影响。[20]

缺点

不适于在高温状态下运行工作。当烟气温度超过260℃时,需要对烟气进行降温处理,否则袋式除尘器的高温滤袋也变得不适应。[19]对烟气水分要求高。当烟气中粉尘含水分重量超过25%以上时,粉尘易粘袋堵袋,造成清灰困难、阻力升高,过早失效损坏。[19]对烟气成分要求高。当处理含硫气体时,烟气中硫氧化物、氮氧化物浓度过高,化纤合成滤料会被腐蚀损坏(除FE滤料外),缩短布袋寿命。[19]与电除尘相比阻力损失稍大。其一般为500~800Pa。[19]袋式除尘器压力损失较大,在清灰系统失灵的情况下,会导致系统阻力的极大提升,从而对锅炉运行产生重大影响。[20]袋式除尘器还存在体积庞大、滤袋材质差、钢材需求量大、运行费用高等缺点。[21]

按滤袋形状分类

按滤袋形状分类,可分为圆袋式除尘器和扁袋式除尘器两类。圆袋受力均匀,制成骨架及连接简单,清灰所需动力小;扁袋式除尘器布置紧凑,但结构较复杂,制作工艺要求高。[16]

袋形特点图样
圆袋普通型,清灰较易,外滤式的直径为120~160mm,内滤式的直径为150~300mm或更大,应用最为广泛[15]
由于袋直径比较小,为了在有限的过滤空间中布置更多的过滤面积,可适当增加滤袋的数量;也可增加滤袋长度,以节约占地面积,但过长会影响脉冲喷吹式、机械回转反吹袋式除尘器清灰效果,同时,也会增加滤袋顶部的张力,使该处易于破损。但是长滤袋有利于降低风速,提高收尘效率,因此,大型袋式除尘器的滤袋正在向长尺寸发展[35]
扁袋袋宽35~50mm,面积1~4㎡,可以排得较密,单位体积内过滤面积较大,为外滤式,有框架,主要用于回转反吹清灰方式及侧插袋安装方式[15]
扁袋内部设有骨架(或弹簧)支撑。扁袋的优点是在同样大小的截面积上可以布置数量较多的滤袋,有利于降低除尘器的体积。但是扁袋及袋笼的制作较为复杂[35]

按过滤方向分类

按过滤方向分类,可分为内滤式除尘器和外滤式除尘器两类。[16]外滤式除尘器的含尘气体由滤袋外侧向滤袋内侧流动,粉尘被阻留在滤袋外表面。外滤式除尘器袋型可以为圆袋或扁袋,袋内需设置骨架,以防滤袋被吸瘪。脉冲喷吹,高压气流反吹等清灰方式多用于外滤式。而内滤式除尘器的含尘气体由滤袋内侧向滤袋外侧流动,粉尘被阻留在滤袋内侧表面。内滤式多采用圆袋,内滤式除尘器有机械振打、逆气流、气环反吹等多重清灰方式。内滤式除尘器因用滤袋外侧清洁气体,当被过滤气体无毒且温度不高时,可以在不停机的情况下进入袋室内检修,且一般不需支撑骨架。但内滤式圆袋的袋口气流速度较大,若气流中含有粗颗粒粉尘,则会严重磨损滤袋。[36]

内滤式除尘器和外滤式除尘器
内滤式除尘器和外滤式除尘器

按进气口位置分类

按过滤方向,可将袋式除尘器分为内滤式除尘器和外滤式除尘器两类。[16]上进风式含尘气流从袋室上部进入除尘器,粉尘沉降方向与气流流动方向一致,有利于粉尘沉降。但是滤袋需设置上、下两块花板,结构较复杂,且不易调节滤袋张力。下进风式含尘气流从滤袋室底部或灰斗上部进入除尘器。这种除尘器结构简单,但是在袋室中气流是自下而上,与清落粉尘的沉降方向相反,容易使粉尘重返滤袋表面,影响清灰效果,并增加设备阻力。[36]

上进风式除尘器和下进风式除尘器
上进风式除尘器和下进风式除尘器

按除尘器内的压力分类

按除尘器内的压力分类,可分为负压式除尘器和正压式除尘器两类。负压式除尘器,风机设置在除尘器之后,除尘器在负压状态下工作。负压式除尘器必须采取密闭结构,其风机吸入净化后的气体,因而风机磨损小。而正压式除尘器由于不需采用密闭结构,造价比负压式低百分之二十的成本,但因含尘气体通过风机,风机叶片磨损较大。当粉尘腐蚀性和附着性都较强或含尘浓度大于3g/m3时不宜采用正压式除尘器。[16]

按清灰方式分类

清灰方式是使袋式除尘器能长期连续工作的决定因素,也是影响其性能的关键因素,它与除尘效率、压力损失、过滤风速及滤袋寿命均有关系。清灰的基本要求是从滤袋上迅速均匀地剥落沉积的粉尘,同时通常又要求能保持一定的粉尘层,并且不损伤滤袋和消耗较少的动力。[16]

分类名称定义代号
机械动类袋式除尘器低频振动振动频率低于60次/min,非分室结构LDZ
中频振动振动频率为60~700次/min,非分室结构LZZ
高频振动振动频率高于700次/min,非分室结构LGZ
分室振动各种振动频率的分室结构LFZ
手动振动用手动振动实现清灰LSZ
电磁振动用电磁振动实现清灰LDYZ
气动振动用气动振动实现清灰LQZ
分室反吹类袋式除尘器分室二态反吹清灰过程只有过滤、反吹两种工作状态LFEF
分室三态反吹清灰过程有过滤、反吹、沉降三种工作状态LFSF
分室脉动反吹反吹气流呈脉动供给LFMF
喷嘴反吹类袋式除尘器气环反吹喷嘴为环缝形﹐套在滤袋外面,经上下运动进行反吹清灰LQF
回转反吹喷嘴为条口形或圆形,经回转运动,依次与各滤袋出口相对,进行反吹清灰LHF
往复反吹喷嘴为条口形,经往复运动,依次与各滤袋出口相对,进行反吹清灰LWF
回转脉动反吹反吹气流呈脉动供给的回转反吹式LHMF
往复脉动反吹反吹气流呈脉动供给的往复反吹式LWMF
振动反吹并用类袋式除尘器低频振动反吹低频振动与反吹并用LDZF
中频振动反吹中频振动与反吹并用LZZF
高频振动反吹高频振动与反吹并用LGZF
脉冲喷吹类袋式除尘器逆喷低压脉冲低压喷吹,喷吹气流与过滤后袋内净气流向相反,净气由上部净气箱排出LNDM
递喷高压脉冲高压喷吹,喷吹气流与过滤后滤袋内净气流向相反,净气由上部净气箱排出LNGM
顺喷低压脉冲低压喷吹,喷吹气流与过滤后袋内净气流向一致,净气由下部净气联箱排出LSDM
顺喷高压脉冲高压喷吹,喷吹气流与过滤后袋内净气流向一致,净气由下部净气联箱排出LSGM
对喷低压脉冲低压喷吹,喷吹气流从滤袋上下同时射入,净气由净气联箱排出LDDM
对喷高压脉冲高压喷吹,琐吹气流从滤袋上下同时射入,净气由净气联箱排出LDGM
环隙低压脉冲低压喷吹,使用环隙形喷吹引射器的逆喷脉冲式LHDM
环隙高压脉冲高压喷吹,使用环隙形喷吹引射器的逆喷脉冲式LHGM
分室低压脉冲低压喷吹,分室结构,按程序遂室喷吹清灰,但喷吹气流只喷入净气联箱,不直接喷入滤袋LFDM
长袋低压脉冲低压喷吹,滤袋长度超过5.5m的逆喷脉冲式LCDM

性能指标

袋式除尘器的性能主要包括过滤速度、除尘效率和压力损失等。[37]

过滤速度

袋式除尘器的过滤速度是指气体通过滤料的平均速度,即烟气实际体积流量与滤布面积之比,也称气布比[注1]。过滤速度要充分考虑到经济效益和除尘效率等因素。从理论上看,过滤速度主要影响着惯性碰撞作用和扩散作用。滤料对不同粒径微尘的捕集方式有所不同,因而选择的过滤速度也有所不同,当粒径为1μm以下时,主要借助扩散效应,需要适当降低过滤速度以提高除尘效率;当粒径为5~15μm以内时,主要借助惯性作用,需要适当提高过滤速度来提高除尘效率。[37]

除尘效率

粉尘特性对除尘效率的影响。粉尘粒径分布对除尘效率有显著影响。在不同积尘状态下,滤料对0.2~0.4μm粒径范围内的粉尘的去除效率都很低。原因在于这一粒径范围内的尘粒惯性、拦截捕集作用和扩散捕集作用都很弱。[37]滤料结构与积尘量对除尘效率的影响。不同结构的滤料其滤尘效率是不同的,不起绒的素布滤料除尘效率较低,且清灰后效率急剧下降;呢料、毛毡等起绒滤料,由于其容尘量大,能够形成强度较高和较厚的多孔粉尘层,且有一部分粉尘成为永久性容尘,因而其除尘效率比素布结构的滤料高,清灰后效率下降也不多。起绒性面料中,绒长的比绒短的除尘效率高;单面起绒滤布,从无绒面过滤比从起绒面过滤时的除尘效率高。[37]积尘量对除尘效率的影响。清洁滤料的除尘效率较低。积尘后滤料的除尘效率较高。当滤料上的积尘达到一定程度,需要清灰,清灰后的滤料除尘效率又有所降低。[37]

袋式除尘器的分级效率曲线
袋式除尘器的分级效率曲线

压力损失

压力损失是袋式除尘器的一个经济指标,它一方面决定了能量的消耗量,另一方面又决定除尘效率和清灰周期。袋式除尘器的压力损失ΔP包括结构压力损失ΔPC和过滤压力损失ΔPF两部分。结构压力损失(ΔPC)是指气流经过除尘器进口、出口和花板等的压力损失,数值区间在300~500Pa之间。而过滤压力损失(ΔPF)则是由通过清洁滤料的压力损失(ΔPF0)和通过黏附在滤袋上粉尘层的压力损失(ΔPp)两部分构成的。[37]

布袋除尘器类型压力换失/Pa过逛风速/(m/min>使用条件
滤筒类合成纤维非织造≤15000.3~0.8入口含尘浓度≥15g/m3
0.6~1.2入口含尘浓度<15g/m3
≤13000.3~1.0入口含尘浓度≥l5g/m3
0.8~1.5入口含尘浓度<15g/rma3
合成纤维非织造覆膜纸质≤15000.3~1.6入口含尘浓度≤l5/m3
纸质覆膜≤13000.3~0.8入口含尘浓度≤l5g/m3
脉冲反吹类逆喷<12001.0~2.0——————
环喷<12001.5~3.0
拼喷<14001.1~2.0
对喷、气箱、长袋<15001.0~2.0
内滤分室反吹类<2000<1.5过滤面积<2000m3
<0.5过滤面积≥2000m3
机械回转反吹类≤15001.0~1.5——————
机械振打类低频振打60/min<1500<1.5——————
中频振打60~700/min
高频振打>700/min

设计参数

清灰方式和滤料过滤气速/(10-2m/s0气流压降/Pa
手工振打0.58~0.83600
机械与逆气流联合一般滤料玻璃纤维1.66~3.33
0.83~1.66
800~1000
脉冲喷吹4.98~6.641000~1200
参数名称参数指标
烟尘粒度≥0.1μm
烟气过滤速率0.2~1.0m/min
设备阻力1200~2000Pa
允许操作温度≤250℃
允许烟气含尘量50g/m

过滤风速控制技术

过滤风速和除尘效率、滤袋寿命、清灰效果、除尘器压力损失关系密切,一般来说,较小的过滤风速会提高除尘效率、延长滤袋寿命,改善清灰效果。但过小的过滤风速会造成设备型号偏大,设备初投资增加。[40]过滤风速是否科学直接对布袋除尘器的运行状态造成影响。如果过滤风速取值过高的话,会对未来设备是否能够长期达标运行埋下故障隐患,减少布袋除尘器的使用寿命,并且对于超低排放是极为不利的。因此对过滤风速做好控制是布袋除尘器实现超低排放需要特别重视的参数。[41]

布袋除尘器类型滤袋材质及清灰方式压力损失(Pa)过滤风速(m/min)适用入口浓度
滤简除尘器合成纤维非织造≤15000.3~0.8入口浓度≥15g/m3
合成纤维非织造≤15000.6~1.2入口浓度之15g/m3
合成纤维非织造覆膜≤13000.3~1.0入口浓度≥15g/m3
合成纤维非织造覆膜≤13000.8~1.5入口浓度15g/m3
纸质≤15000.3~0.6入口浓度15g/m3
纸质覆膜≤13000.3~0.8入口浓度15g/m3

清灰技术

布袋除尘器的清灰过程主要是运用脉冲阀喷吹,从而对气体进行压缩,然后对过滤袋上所粘附的粉尘进行剥离,完成整个清灰动作。而清灰参数则包括清灰压力、清灰气源气量以及清灰制度等,总之合理的清灰参数能够较为高效的实现清灰目的,因此要设计科学的清灰参数,实现精细化清灰。[41]袋式除尘器按照清灰动力角度,可分为机械振打、喷吹、反洗。[42]

中国主要的袋式除尘技术包括二状态清灰法、三状态清灰法和四状态清灰法。二状态清灰法是单元滤袋在袋式除尘器连续稳定运行的条件下一个循环周期内发生了2个工作状态,即过滤—静止,过滤—清灰。二状态清灰技术的发展使得清灰效率不断提高,除尘器连续工作的稳定性有所提升,但是由于在经历两个工作状态后马上进入下一个循环周期,这也导致了清灰时,剥落的粉尘重新回到布袋上的“二次吸附”现象。[42]

二状态清灰法
二状态清灰法

针对二状态清灰技术中“二次吸附”现象这一问题,三状态清灰技术在原有二状态的基础上增加了静止的状态,即过滤—清灰—静止这3个状态,这个静止状态有效地保障了剥落的粉尘有充足的时间掉入灰斗,从而减少“二次吸附”的发生。[42]

三状态清灰法
三状态清灰法

四状态清灰法是在三状态清灰法的基础上,增加了一个静止状态,通过这个静止状态可以降低清灰状态的工作负担,减少清灰时的动力消耗,缩短清灰的时间,延长滤袋的使用寿命。[42]

四状态清灰法
四状态清灰法

气流分配技术

袋式除尘器的气流分配方式分为下进风袋式和上进风袋式。下进风袋式的含尘气体从除尘器下部进入,大颗粒直接落入灰斗减少了滤袋磨损,但由于气流方向与粉尘下落方向相反,容易带出部分微细粉尘,降低了清灰效果,增加了阻力。上进风袋式除尘器,含尘气体由除尘器上部进入,粉尘沉降与气流方向一致,有利于粉尘沉降,除尘效率有所提高,设备阻力也可降低15%~30%。[43]

工业生产

袋式除尘器已被广泛地应用于各种工业生产部门的废气除尘,如工厂车间、钢铁冶炼、水泥制造、化学工业等场合。它比电除尘器结构简单运行稳定、投资省、可以回收率高,并且与文丘里洗涤器相比动力消耗小,回收的干颗粒物便于综合利用,因此袋式除尘器是捕集微细粉尘的适宜选择[4]袋式除尘技术的的固体颗粒物排放浓度远低于其他除尘技术,其排放浓度普遍稳定在30~50mg/Nm3以下,净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统大部分排放浓度为20~30mg/Nm3,净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统则为5~10mg/Nm3,用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘器在排放浓度2.3~4.1mg/Nm3之间。[6]

工业生产领域袋式除尘器
工业生产领域袋式除尘器

医疗卫生

根据《医疗废物集中焚烧处置工程建设技术规范》(HJ/T177—2005)的要求,中国应用于医疗废物焚烧烟气的除尘技术通常选用袋式除尘器,而像静电除尘器已明确规定不能应用于医疗废物焚烧烟气处理系统。因此袋式除尘器在医疗废物焚烧烟气净化的过程中起着十分重要的作用,它能有效地去除焚烧烟气中残留的污染物,除尘效率高,能够捕集对人体危害最大的5μm以下超细颗粒,而且不受粉尘电阻率变化的影响。[5]

制药厂袋式除尘器
制药厂袋式除尘器

其它行业

除了上述工业生产、环境保护、医疗卫生领域外,电力、化工、化肥、农药、烟草、饲料、粮库、港口转运、交通运输等20多个行业都广泛采用了袋式除尘器。随着袋除尘技术的发展和环保要求的日益提高,袋式除尘器的应用范围越来越广。[6]

建材厂袋式除尘器
建材厂袋式除尘器

进一步降低能耗

从“节能减排”的大目标,以及袋式除尘器越来越广的应用局面考虑,仍需进一步降低袋式除尘器的阻力和能耗。袋式除尘器的阻力和能耗较大,其原因并不是袋式除尘技术本身的问题,也不是袋式除尘技术解决不了的问题。标准规定反吹风袋式除尘器阻力2000Pa,脉冲袋式除尘器阻力1500Pa。一旦标准有降低阻力和能耗的新要求,相信袋式除尘器的阻力和能耗一定会大幅降低,因为降低能耗是袋式除尘器技术的发展趋势。而且中国已有相当数量的袋式除尘器运行阻力在1000Pa以下。[22]

将净化微细粒子作为发展重点

袋式除尘器虽然能够有效捕集微细粒子,但过去没有将微细粒子的捕集作为技术发展的重点,袋式除尘技术在捕集效率、降低阻力和能耗上仍然有待进一步提高。尤其是研究和开发主机、超细纤维和滤料、测试及应用技术。细颗粒物(PM10、PM2.5)是危害人体健康和污染大气环境的主要污染物,减排PM2.5已经成为国家的环保目标。可以说,只有袋式除尘技术才能够有效控制PM2.5等微细粒子的排放。[22]

发展去除有害气体技术

在垃圾焚烧烟气净化中,袋式除尘器起着无可替代的作用,垃圾焚烧尾气中含有多种有害气体,袋式除尘器“反应层”的特性对垃圾焚烧烟气中的HCl、SO2、重金属等污染物的去除具有关键作用。试验结果表明,在干法和半干法脱硫系统中,采用袋式除尘器可比其他除尘器提高脱硫效率约10%。滤袋表面的粉尘层含有未反应完全的脱硫剂,相当于一个“反应层”的作用。[22]

在多种复杂情况下实现节能减排

袋式除尘器对各种烟尘和粉尘都有具有很好的捕集效果,不受粉尘成分及比电阻等特性的影响,对入口含尘浓度不敏感,在含尘浓度很高或很低的条件下,都能实现很低的粉尘排放。随着袋式除尘技术的快速发展,在以下诸多不利条件下都能成功应用和稳定运行,例如高温、高湿、高压、高腐蚀、易燃、易爆环境。[22]

适应更加严苛的环保标准

随着工业大气污染物排放标准的修订,袋式除尘技术作为微细粒子高效捕集的手段,必须执行国家严格的环保标准。如《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)规定,新建、改建和扩建锅炉机组烟尘排放限值为30mg/m3。水泥行业排放标准将粉尘排放限值将改为20~30mg/m3。钢铁行业的污染物排放标准将粒物排放限值低于20mg/m3。因此设计良好的袋式除尘器其出口排放浓度多在3~10mg/m3。[22]

标准规范

《GB51208-2016入工制气厂站设计规范》规范了袋式除尘器的相关要求,具体为:

装煤烟尘净化装置应采用袋式除尘器作为最终净化设备。[44]袋式除尘器内部应采用防止粉尘积聚滞留的结构[44]袋式除尘器灰斗应进行伴热,除尘器整体应进行保温。[44]袋式除尘器的清灰应采用离线方式。[44]

《燃煤锅炉烟气袋式除尘器(JB/T10340-2014)》规范了使用过程中的技术要求,具体为:

燃煤锅炉袋式除尘系统通常包括袋式除尘器、预涂灰装置、清灰气源及供气系统、排输灰系统.自动控制及监测系统。[45]燃煤锅炉袋式除尘系统必须设置预涂灰装置。[45]半干法脱硫配套的袋式除尘器应在脱硫或不脱硫状态下均能正常工作。[45]袋式除尘器进口烟气温度应高于酸露点温度20℃~30℃。[45]除尘器的正常阻力宜控制在1500Pa内:脱硫时,高浓度烟气袋式除尘器正常运行阻力宜控制在<2000Pa。[45]除尘器进、出口应设烟道挡板阀,进口风道挡板阀应有防磨损措施,烟道挡板阀处应设检修门、检修门应具有保温功能。[45]

注意事项

日常巡检。每天定时对除尘设备进行巡检,检查风机底座螺栓有无松动,油位是否正常,反吹系统工作正常。定时对压缩空气储罐进行排污,检查压力表显示正常。发现设备隐患故障及时排除故障,保证其正常运行。[46]检查流体阻力。如压差增高,意味着滤袋出现堵塞,灰斗积灰过多以致堵塞滤袋。如压差降低则意味着出现了滤袋破损或松脱,箱体或各分室之间有泄漏现象,风机转速减慢等情况。[46]在除尘器前安装燃烧室或火星捕集器,确保未燃烧的粉尘与气体充分燃烧或把火星捕集下来。[46]防止粉尘的堆积或积聚,避免粉尘自燃和爆炸。[46]检修人员在进入袋室或管道检查或检修前,务必通风换气以防人员缺氧窒息。[46]

福建龙净环保股份有限公司

公司创建于1971年,2000年12月在上海证交所上市,是一所提供环境综合治理和能源服务的企业,业务涵盖大气污染治理、水污染处理、固危废处置、土壤修复及生态保护、低碳节能等领域。其袋式除尘器产品以电袋复合式除尘器为代表,产品及工程业绩遍布全国34个省、市、自治区,并出口欧洲、亚洲、非洲、南美洲等四十多个国家和地区。[8]

高温超净电袋复合除尘器
高温超净电袋复合除尘器

菲达环保

菲达环保创建于1969年,2002年在上海证券交易所上市,公司坐落于浙江省诸暨市,致力于提供燃煤电厂及工业烟气环保岛大成套,以及水污染治理、固废处置、生态修复等环境综合治理解决方案,是集研发、设计、制造、建设、运行服务全产业链的环保企业。[9]公司生产的袋式除尘器在瑞典引进技术基础上进行了持续的优化,利用纤维袋式元件来过滤捕集含尘气体中固体颗粒物,并广泛应用于国内外的大型燃煤电站、冶金、水泥等行业的消烟除尘。[47]

洁华控股股份有限公司

洁华控股股份有限公司始创于1974年,是集环境工程和环保设备的研发生产、工程设计、总承包、投资运营和技术服务于一体的控股集团公司。公司于2015年6月3日在新三板挂牌,集团总部位于浙江省海宁市,拥有海宁洁华、江西洁华、浙江锐捷三个制造基地。主要从事高效袋式除尘装备研发、设计、制造;烟气除尘、脱硫、脱硝超洁净排放工程总承包;环保装备运维服务;滤袋滤料的研发、设计、制造。[10]

LPMC系列气震脉冲袋式除尘器
LPMC系列气震脉冲袋式除尘器

中钢集团天澄环保科技股份有限公司

中钢集团天澄环保科技股份有限公司(简称“中钢天澄”)由中钢设备有限公司控股,是中国环保产业骨干企业,从事大气污染(除尘、脱硫、脱硝、VOCs)治理、工业固废、有机废弃物资源化利用等环保技术研发、装备制造、工程设计与咨询、环保设施运营、工程总承包等业务。[11]

莱钢型钢400㎡烧结机头烟气袋式除尘器
莱钢型钢400㎡烧结机头烟气袋式除尘器

参考资料 47

  1. 参考 1
  2. 参考 2
  3. 参考 3
  4. 参考 4
  5. 参考 5
  6. 参考 6
  7. 参考 7
  8. 公司简介 — 龙净环保
  9. 公司简介 — 浙江菲达环保科技股份有限公司
  10. 关于我们 — 洁华控股
  11. 公司简介 — 中钢集团天澄环保科技股份有限公司
  12. 参考 12
  13. 参考 13
  14. 参考 14
  15. 参考 15
  16. 参考 16
  17. 参考 17
  18. 参考 18
  19. 参考 19
  20. 参考 20
  21. 参考 21
  22. 参考 22
  23. 参考 23
  24. 参考 24
  25. 参考 25
  26. 参考 26
  27. 参考 27
  28. 参考 28
  29. 参考 29
  30. 参考 30
  31. 参考 31
  32. 参考 32
  33. 参考 33
  34. 参考 34
  35. 参考 35
  36. 参考 36
  37. 参考 37
  38. 参考 38
  39. 参考 39
  40. 参考 40
  41. 参考 41
  42. 参考 42
  43. 参考 43
  44. 参考 44
  45. 参考 46
  46. 袋式除尘器 — 菲达环保
广告位:底部(ad-bottom)—— 请到中台「公共区块」编辑此内容