除尘滤筒应用现状分析
摘要：与袋式除尘器相比，滤管式除尘器具有明显的优越性。本文综述了过滤器筒除尘器的性能和特点。根据国内外文献报道，介绍了过滤管除尘器在工业上的应用，分析了存在的问题和解决办法。指出新型滤芯除尘器的主要研究内容是新型滤芯材料和合适的喷雾系统。
1滤筒除尘器的性能和特点
1.1滤筒除尘器的构成
滤筒除尘器主要有三大部分，箱体、滤筒、清灰系统。（1）箱体是整个除尘器的外壳，包括气箱和灰斗。气箱主要是提供所需的除尘空间，有利流场的合理分布，灰斗则是收集过滤下来的物料；（2）滤筒是由外层、内层和中间层构成。内层和外层均为金属网（或硬质塑料网），中间为褶型的滤料。滤筒用滤料的特点是，把一层亚微米级的超薄纤维黏附在一般滤料上，该黏附层上的纤维间排列非常紧密，其间隙0.12～0.6μm，由于采用密集型的折叠，使其过滤面积大为增加。极大的过滤面积是滤筒的突出特点；（3）清灰系统主要包括喷吹管、脉冲阀、气包等。当滤筒表面积灰达到一定的厚度，就要进行清灰。含尘气流经过滤筒过滤，然后排出，当除尘器阻力达到压差设定值或者时间设定值时，由压差控制仪或者时间控制仪控制相应的电磁阀，打开处于闭合状态的脉冲阀，压缩空气直接喷入滤筒中心，对其进行脉冲清灰。
1.2工作原理
含尘气流从入口进入除尘器箱体，一般来说，气体从滤筒的外侧进入，颗粒较大的粉尘由于重力作用，不经过滤筒，直接沉降到灰斗内，或者受到惯性力的作用碰撞到箱体边壁，沿着边壁沉降下来。小颗粒粉尘随气流通过筒体，气体中的粉尘颗粒被过滤在滤料表面，干净的气体从出口排除。粉尘在滤筒表面越积越多，阻力也越来越大，达到设定值或者设定时间，脉冲阀打开，压缩气体会吹向滤筒中心，同时诱导的空气也会加强清灰效果，瞬时的高压气体将滤筒表面粉尘吹落，按照设置的顺寻依次脉冲清灰，使系统恢复低阻力运行。
1.3过滤机理
滤料的过滤机理主要有：拦截效应、重力效应、惯性效应、扩散效应、静电效应等。拦截效应：滤料内部的排列是错综复杂，相互交错，滤料的平均孔径较小，粒径大于滤料孔径的颗粒无法通过滤料层间隙而被拦截。重力效应：大颗粒粉尘重力较大，可能未经过滤料而直接沉降，或者是附着滤料的颗粒由于团聚，重力增大，受到振动后脱离滤料。惯性效应：粉体颗粒随气流运动，气流遇障绕行，粉尘因惯性偏离气流方向并撞到滤料层而被收集，粒子越大，惯性力越强，被过滤下来的可能性越大。扩散效应及静电效应：细小的粉尘撞到滤料层，粉尘与滤料表面间的引力使其粘在滤料上而被过滤下来。粒径较小的颗粒要做布朗运动，相互碰撞，小粒径颗粒相互碰撞或与滤料摩擦荷电，颗粒被吸引而捕集。大颗粒粉尘主要是前几种过滤机理起主导主用，粒径较小的主要是后几种。多种过滤机理同时作用，这样大部分粉尘将被过滤下来，除尘器的除尘效率也会较高。
1.4技术特点
滤筒除尘器与袋式除尘器相比有如下特点：（1）除尘效率较高。对于一般微米级的粉尘除尘效率可达99.99%，部分处理能力较强的滤筒（如Donaldson系列的Ultra-Web滤料）对于粒径0.5μm的粉尘也可达到此效率甚至更高；（2）阻力较小。对于普通粉体，滤筒除尘器阻力小于1000Pa，粘附力较强粉体，一般最大阻力1500Pa左右；（3）入口浓度范围广。普通的聚酯滤筒或摺式滤筒就可以处理入口含尘浓度较高气流，进口含尘浓度可达250g/m3；（4）过滤风速范围广。不同材质的滤筒过滤风速不同。普遍袋式除尘器的过滤风速在1m/min左右，而纸质滤筒的过滤风速最小0.3m/min，摺式滤筒的过滤风速最大2.4m/min；（5）水洗性能。除纸质滤料外，其他的滤筒如聚酯滤筒和覆膜滤筒一般都可以用水清洗，待晾干后即可重复使用；（6）相对布局较紧凑，节约空间，便于维护。
2滤筒除尘器在工业中的一些应用
在干法脱硫行业中，对国内外燃煤锅炉干法脱硫除尘工艺进行了解读，对国内应用状态及采用PSU新型滤料配合氧化钙高温脱硫工艺进行了可行性分析。介绍了滤简除尘器的运行原理、结构特点，探讨了滤筒除尘器在干法脱硫方面的优越性，提出了滤筒除尘器设计要点和技术参数。在工业中糊袋，板结现象很普遍。在脱硫工业中，燃煤中硫经燃烧后，生成二氧化硫，直接捕集成本较高。二氧化硫寄附于粉尘颗粒上，如果加入一定量的氢氧化钙石灰粉，经反应生成硫酸钙，附着在过滤材料上，即可达到收集效果。但是反应中生成水和焦油，极易产生糊袋、板结，使除尘效率下降，同时二氧化硫溶于水生成硫酸，硫酸具有腐蚀性，对滤料造成破坏。清灰时要把板结的物料吹下来，就要更大的喷吹压力和频率，较大的喷吹压力和频率又会加剧滤料的磨损，滤料的寿命大大下降。滤材表面黏附的焦油等粘性物质难以清除，长期使用的滤料应定期清洗。因此，在脱硫工业中就需要耐酸，耐高温，强度较大，耐磨，方便清洗的滤料。
2.1滤筒放置形式
最常见的滤筒放置形式有竖置式和横置式。竖置式清灰效果较好，但占用空间较大，较细的粉尘颗粒清灰后容易被再次吹起造成二次扬尘。横置式一般是顺流式，过滤效果较好，但清灰时上部滤筒粉尘会影响下部滤筒，清灰不均匀。人研究了一种旋转滤筒除尘器，效率也较高，但排放浓度高于布袋除尘器。主要原因是滤料的过滤时间太短，清灰频率高，滤料表面没有沉积，大量的粉尘参与过滤。目前较为普及的玻璃纤维滤筒，是一种结构简单，使用方便又有较高捕集效率的捕尘装置。玻璃纤维滤筒的直径小、过滤面积大，可作为内部采样装置直接放在烟道内部使用，它避免了外部采样时，尘粒在较长的采样管中沉积的可能性。也可不必因烟道中水蒸汽在管内冷凝而采取加热和保温措施。
2.2气流分布
为了提高滤筒除尘器的效率，气流分布也是非常重要的，最常见的气体分布有百叶窗式、多孔板、分布格子、槽型钢分布板和栏杆型分布板等。避免入口处滤筒由于风速较高造成对滤料的高磨损区域，距离入口较远的滤筒不能充分利用。采用导流板或者气流分布板就很必要，在除尘器选用多孔气流分布板，这种气流分布方法在静电除尘器中采用很多，在其他除尘器上很少采用，但用于滤筒除尘器则有独特要求，气流分布必须十分稳定和均匀，才有利于气流的上升及粉尘的下降。滤筒表面均匀的过滤风速也是气流分布的一个重要标志，应用中要保证除尘器尽量多的滤筒能够在合理的过滤风速范围内工作，因此，气流分布板在除尘器上起着重要的作用。
结语
除尘滤筒除尘效率高，阻力小，节能，入口浓度和过滤风速范围大，处理能力强，具有很广的适应性。同时，滤筒除尘器使用寿命长、投资和维护费用低，相对布局较紧凑，节约空间，便于维护。与袋式除尘器相比，无论是用于脱硫还是普通除尘都具有更广阔的市场前景，应该加以推广。随着滤筒除尘器在各个行业的广泛应用，针对不同的物料性质就需要不同的滤料，现有的各种纤维，聚酯，覆膜等滤料已经不能满足需求，因此开发新型、高效的滤料就越来越迫在眉睫。工业用滤筒除尘器体积较大，滤筒也较长较多，如何保证整个滤筒的上、中、下部都能达到较好的清灰效果；工业上滤筒清灰一般是轮流在线清灰，如何使滤筒间的相互影响最小而又不影响除尘效果，这些问题有待我们今后进一步研究。
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