隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各類(lèi)粉塵及懸浮顆粒物成為污染室內(nèi)外空氣及工廠車(chē)間最重要的污染源。 高濃度的懸浮性粉塵是致使空氣能見(jiàn)度下降的最主要因素，而且某些懸浮性粉塵如若在適宜條件下易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，易燃易爆，嚴(yán)重威脅到人們的生命及生產(chǎn)安全，也是導(dǎo)致塵肺等職業(yè)病的根源。 除塵器是一種能夠?qū)⒎蹓m從排放的含塵氣體中分離出來(lái)的裝置， 具有降低排放氣體中粉塵濃度的作用，是除塵系統(tǒng)中的重要設(shè)備。 近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，由于人們?cè)谥T如交通、能源等方面的需求日益增加，造成的空氣污染問(wèn)題急劇加重。 由于近年來(lái)籠罩全國(guó)的以 PM2.5 為主導(dǎo)因素的霧霾天氣，使人們對(duì)環(huán)境保護(hù)越加重視，對(duì)除塵的認(rèn)知性普遍提高，而相關(guān)職能部門(mén)也制定了更為嚴(yán)格的大氣污染物排放量標(biāo)準(zhǔn)，從而使除塵技術(shù)得到了繼續(xù)發(fā)展，特別是高效、新型除塵設(shè)備的研制也具有廣闊的發(fā)展前景。 在較多類(lèi)型的除塵器設(shè)備中，應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展也更為迅速的是濾筒除塵器和袋式除塵器。 袋式除塵器主要應(yīng)用于 19 世紀(jì)80 年代，是一種干式過(guò)濾含塵氣體的裝置，應(yīng)用在含有干燥、細(xì)小、非纖維類(lèi)粉塵的場(chǎng)合中。 濾袋由各種濾料纖維（化學(xué)纖維或玻璃纖維）經(jīng)過(guò)紡織或針刺而成，利用纖維織物具有的過(guò)濾功能來(lái)過(guò)濾含塵氣體。 濾筒除塵器是美國(guó)唐納森公司于20 世紀(jì) 80 年代生產(chǎn)的一種新型除塵設(shè)備， 采用新型過(guò)濾材料為濾料， 逐步發(fā)展成為具有效率高、阻力低、性能好、易維護(hù)、體積小、濾筒方便更換等優(yōu)點(diǎn)的設(shè)備 。 目前廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、電力、食品、冶金、化工等工業(yè)領(lǐng)域。
1 袋式除塵器
袋式除塵器的工作原理
袋式除塵器的工作原理為含塵氣體由除塵器入口處進(jìn)入通風(fēng)管道，在風(fēng)機(jī)的作用下，含塵氣體通過(guò)布袋到達(dá)除塵器出口，當(dāng)含塵氣體在通過(guò)濾料纖維時(shí)，在慣性力、重力等的作用下與纖維進(jìn)行碰撞而被攔截；就會(huì)導(dǎo)致更多的粉塵顆粒堆積在濾料纖維的表面上，形成濾餅( 或稱(chēng)濾床 )，而該種濾餅又可以通過(guò)篩分等作用，對(duì)粒徑更細(xì)小的粉塵顆粒進(jìn)行捕集。 細(xì)小的粉塵顆粒物被阻擋在濾袋表面，而潔凈氣體則通過(guò)濾袋纖維間的孔隙從箱體出風(fēng)口排放到大氣中；當(dāng)被阻留在濾袋表面的粉塵顆粒聚積到一定量時(shí)，借助于脈沖或機(jī)械的方法，將積附的粉塵顆粒清除，落下的灰塵經(jīng)排灰系統(tǒng)排出并運(yùn)走。
1.2 影響袋式除塵器性能的主要因素
袋式除塵器的性能主要包括除塵效率、壓力損失和使用壽命。 而決定袋式除塵器除塵效率和使用壽命的主要因素包括氣布比、 濾料種類(lèi)、清灰方式的選擇等。
a氣布比是指袋式除塵器的平均過(guò)濾速度，它是處理風(fēng)量與濾袋總有效過(guò)濾面積的比值，是袋式除塵器的一項(xiàng)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，影響著袋式除塵器的過(guò)濾性能。 在處理風(fēng)量不變的前提下，若提高氣布比，雖然可以節(jié)省濾料，提高過(guò)濾材料的應(yīng)用能力，但設(shè)備阻力增加，能耗增大，運(yùn)行費(fèi)用提高，細(xì)微粉塵嵌入到濾料內(nèi)部，導(dǎo)致清灰頻率加快，進(jìn)而增大清灰時(shí)所需能量，減短濾袋的運(yùn)行壽命， 甚至影響袋式除塵器的正常運(yùn)行；然而，若氣布比較低也不合適，由于明顯增加的投資并不能得到相應(yīng)的效益。 對(duì)于不同的清灰方式，可以根據(jù)清灰特點(diǎn)的不同而選用各自適用的氣布比。 此外，在實(shí)際工作中，在一定范圍內(nèi)，即使處理風(fēng)量和處理氣體的含塵濃度超過(guò)了設(shè)計(jì)值，但是除塵效率還是能夠維持在較高的水平范圍內(nèi)，只需要增加清灰次數(shù)，煙氣的壓力、氣流對(duì)氣布比的選擇影響不大。 因此，袋式除塵器在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要根據(jù)煙氣特點(diǎn)、粉塵性質(zhì)、工作條件、清灰方式、濾料種類(lèi)等因素來(lái)選擇氣布比。
b濾料的選擇布袋是袋式除塵器各部件中極其重要的一部分。 濾袋性能的良莠以及質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響袋式除塵器工作性能的質(zhì)量好壞和工作壽命的長(zhǎng)短。 濾料作為制作布袋的主要材料，其性能以及質(zhì)量是直接影響其應(yīng)用范圍的重要條件。 在含塵氣體的過(guò)濾凈化過(guò)程中，濾料的材質(zhì)主要由待處理氣體的溫度、濕度、所含粉塵的粘附性等因素所決定。 若使袋式除塵器發(fā)揮最大的除塵效果，所選的過(guò)濾材料應(yīng)能最大程度的去除處理氣體中的顆粒物，并且在一定的時(shí)間范圍內(nèi)使用而不縮短布袋的工作時(shí)間。 綜上所述，影響濾袋壽命的因素除濾袋的結(jié)構(gòu)、制作工藝、清灰方式運(yùn)行情況等之外，最主要的因素就是濾料的性質(zhì)和質(zhì)量。 濾料主要的特性指標(biāo)包括透氣性、密度、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)、耐濕性、熱收縮濾、水解穩(wěn)定性等。 濾料的特性由濾料纖維材料的物理性能和化學(xué)性能、濾料的結(jié)構(gòu)組織以及制造工藝等因素所決定。
c清灰方式的合理選擇，清灰的方式主要有三種：機(jī)械振打、氣流反吹、脈沖反吹。 目前，袋式除塵器的清灰已經(jīng)很少采用前兩種方式，而是廣泛采用第三種方式脈沖反吹法。脈沖噴吹清灰方式憑借耗氣量較小，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的清灰技術(shù)。 在除塵器過(guò)濾進(jìn)程中，當(dāng)除塵器的阻力達(dá)到所設(shè)定的某一值時(shí)，通過(guò)控制壓差控制儀打開(kāi)相應(yīng)的電磁脈沖閥開(kāi)關(guān)，當(dāng)脈沖閥開(kāi)啟時(shí)，儲(chǔ)存在氣包內(nèi)的高壓空氣通過(guò)脈沖閥經(jīng)噴吹管上的各個(gè)噴吹口，噴射出高壓主導(dǎo)氣流，從而形成一股相當(dāng)于主導(dǎo)氣流體積 3～5 倍的誘導(dǎo)氣流，一同進(jìn)入到濾袋內(nèi)部，使得濾袋內(nèi)部出現(xiàn)瞬間正壓并發(fā)生膨脹和微動(dòng)，沉積在濾袋濾料上的粉塵脫落掉入到灰斗內(nèi)， 落入灰斗中的粉塵經(jīng)由排灰系統(tǒng)排出后，利用輸灰系統(tǒng)送出。
1.3 袋式除塵器的技術(shù)特點(diǎn)
a除塵效率較高。一般可達(dá) 99% 以上，粉塵出口排放濃度可達(dá)到30mg/m? 以下，甚至5mg/m?以下；
b捕集各類(lèi)性質(zhì)粉塵。尤其能有效捕集PM10及PM2.5以下的微細(xì)粉塵顆粒物， 回收能夠利用的粉塵顆粒；
c不因粉塵顆粒的種類(lèi)、粉塵濃度的高低、粉塵粒徑的大小以及粉塵比電阻等性質(zhì)而影響除塵效率；
d使用的濾料具有中低溫段 (90℃~140℃) ，中高溫段 (140℃~200℃) ，高溫段 (200℃~300℃) 和特殊高溫段 ( 大于 300℃) 之分，根據(jù)要求合理選擇濾料的材質(zhì)均能滿足除塵要求；
e處理風(fēng)量范圍大。采用單元模塊組合式結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)不同范圍內(nèi)處理風(fēng)量的波動(dòng)；
f充分利用實(shí)際場(chǎng)地設(shè)計(jì)，不停機(jī)的對(duì)各分室停風(fēng)以進(jìn)行維護(hù)、維修、更換布袋；
袋式除塵器要求必須將待處理氣體的溫度控制在過(guò)濾纖維材料所能夠承受的范圍之內(nèi)，以防止因溫度過(guò)高而導(dǎo)致濾袋燒毀的情況出現(xiàn)。 袋式除塵器的壓力損失（指布袋進(jìn)、出口之間阻力）相比于電除塵器而言較大， 一般在1000~1 500Pa ，最大能夠達(dá)到2000Pa 。但由于新過(guò)濾材料的開(kāi)發(fā)研制，除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，含塵氣體過(guò)濾速度的降低，使得袋式除塵器的壓力損失也有所降低。
2 濾筒除塵器
2.1 濾筒除塵器的工作原理
濾筒除塵器與袋式除塵器的區(qū)別在于濾袋過(guò)濾材料的結(jié)構(gòu)由袋式變?yōu)闉V筒式。 濾筒除塵器的工作原理是含塵氣體通過(guò)除塵罩、風(fēng)管及進(jìn)風(fēng)口被吸入箱體內(nèi)，當(dāng)氣流斷面突然擴(kuò)大及氣流分布板的共同影響下，氣流中的一部分顆粒粒徑較大的粉塵會(huì)在重力和慣性力作用下， 不經(jīng)濾筒，而直接降落到灰斗內(nèi) ；粒度細(xì)、密度小的粉塵隨氣流通過(guò)濾筒進(jìn)入濾筒后，在布朗擴(kuò)散和篩濾等組合效應(yīng)的影響下，被濾料阻擋在濾筒外，在風(fēng)機(jī)的作用下，潔凈氣體由出風(fēng)管排出。積聚在濾筒表面的粉塵越多，濾筒的壓力損失也會(huì)隨之增大。 當(dāng)阻力達(dá)到設(shè)定值或設(shè)定時(shí)間時(shí)進(jìn)行清灰。 由 PLC 程序控制電磁脈沖閥的開(kāi)啟。 首先通過(guò)提升閥關(guān)閉一箱室，截?cái)啻幚須怏w，然后開(kāi)啟電磁脈沖閥，氣包內(nèi)的高壓空氣氣流會(huì)經(jīng)由脈沖閥通過(guò)噴吹管上的噴吹孔噴發(fā)出速度極大、壓力極高的一股引射氣流，以及引發(fā)的一股相當(dāng)于主流氣流體積3至5倍的誘導(dǎo)氣流，共同到達(dá)濾筒內(nèi)部，使得濾筒內(nèi)部出現(xiàn)一瞬時(shí)的正壓力峰值并產(chǎn)生微小顫動(dòng)，這樣在反向氣流沖擊的效果下，貼附在濾筒表面上的粉塵顆粒脫落并落入到灰斗中。 清灰進(jìn)程結(jié)束后，電磁脈沖閥的開(kāi)關(guān)關(guān)閉，打開(kāi)提升閥，此時(shí)該箱室又可恢復(fù)成過(guò)濾功能。 各箱室逐一進(jìn)行清灰，從第一箱室清灰開(kāi)始至下一次清灰開(kāi)始稱(chēng)作一個(gè)清灰周期。
2.2 濾筒除塵器的技術(shù)特點(diǎn)
a除塵效率極高。對(duì)于一般細(xì)小的粉塵而言，其過(guò)濾效率可達(dá)到99.99% ，部分處理能力較強(qiáng)的濾筒（如 Donaldson 系列的 Ultra-Web 濾料）對(duì)于粒徑大小為0.5μm 左右的粉塵顆粒也可達(dá)如此高的過(guò)濾效率甚至于更高；
b壓力損失較低。 對(duì)于普通粉塵顆粒，濾筒的除塵器壓力損失小于1000 Pa ，如若粉體的粘附力較強(qiáng)，一般最大阻力1500Pa左右；
c入口濃度范圍廣。普通的聚酯纖維濾筒或者濾筒能夠處理入口含塵濃度較高的含塵氣體，含塵氣體的進(jìn)口濃度可達(dá)250g/m?；
d過(guò)濾風(fēng)速范圍廣。 過(guò)濾速度的大小與濾筒材質(zhì)有關(guān)。 紙質(zhì)材料的濾筒的過(guò)濾速度最小為0.3 m/min ， 濾筒的過(guò)濾速度最大可達(dá)到 2.4 m/min ；
e水洗性能。 除紙質(zhì)濾料外，聚酯濾筒和覆膜濾筒一般都可以通過(guò)清水清洗，待晾干后重復(fù)利用；
f結(jié)構(gòu)緊湊，占據(jù)空間面積小，安裝較為方便。
3 袋式除塵器與濾筒除塵器現(xiàn)存的問(wèn)題
3.1 袋式除塵器現(xiàn)存的問(wèn)題
袋式除塵器作為一種高效去除顆粒物的設(shè)備，得到越來(lái)越多用戶(hù)的青睞。 但是，布袋除塵器在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中也存在諸多問(wèn)題。
a 濾袋破損失效
袋式除塵器中濾袋的工作壽命是極其重要的性能指標(biāo)。一旦濾袋的作用失效，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的故障，粉塵排放濃度超標(biāo)，另外，更換濾袋也需要很大的開(kāi)銷(xiāo)投入。主要導(dǎo)致布袋破損失效的常見(jiàn)原因有空氣動(dòng)力損傷、熱損傷、機(jī)械磨損損傷以及化學(xué)腐蝕損傷等?？諝鈩?dòng)力損傷是由含塵氣體的沖擊或噴吹氣體反復(fù)噴吹而造成的損傷。 熱損傷是由于所處理的含塵氣體溫度超高或氣體中帶有的明火，如果袋式除塵器所處理的氣體的溫度超過(guò)了濾袋的限值溫度范圍，會(huì)導(dǎo)致濾袋出現(xiàn)燒焦脆裂或燃燒的可能。含塵氣體中若含有火星則會(huì)造成濾袋燒穿。 機(jī)械磨損損傷是指濾袋在工作過(guò)程中，因反復(fù)的過(guò)濾與清灰狀態(tài)的切換，濾袋發(fā)生膨脹和收縮，布袋和框架或與其他結(jié)構(gòu)之間所發(fā)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等而造成的局部磨損現(xiàn)象。 另外，由于布袋之間的相對(duì)距離較小、除塵骨架的彎曲也會(huì)容易導(dǎo)致濾袋間的磨耗?；瘜W(xué)腐蝕損傷是因含塵氣體中含有多種帶有腐蝕性的物質(zhì)，濾袋會(huì)發(fā)生水解、氧化或酸堿腐蝕等化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致濾料的工作性能降低而出現(xiàn)破損失效的后果。若含塵氣體中存在液態(tài)組分，會(huì)發(fā)生與粉塵顆粒形成糊狀物質(zhì)的現(xiàn)象，造成濾袋空隙堵塞，也稱(chēng)“糊袋”糊袋能夠?qū)е路蹓m顆粒在布袋的表面出現(xiàn)板結(jié)、粘結(jié)，進(jìn)而使濾袋失去其彈性，不能夠正常進(jìn)行過(guò)濾工作造成停機(jī)的后果，加速濾袋的腐蝕、損壞，是另一種形式的布袋失效。濾袋是整個(gè)布袋除塵器的重要組成部分，濾袋的失效可能會(huì)造成整臺(tái)設(shè)備無(wú)法正常進(jìn)行工作。 濾袋的失效原因主要和除塵器的設(shè)計(jì)、應(yīng)用場(chǎng)合、制造工序、安裝條件等因素有關(guān)。失效的過(guò)程是由局部發(fā)生，但是一旦出現(xiàn)小的磨損小孔，就會(huì)持續(xù)擴(kuò)散，出現(xiàn)更大程度上的損壞。
b除塵器壓力損失大
壓力損失是除塵器的另一項(xiàng)重要性能指標(biāo)參數(shù)。 造成袋式除塵器的壓力損失居高不下的常見(jiàn)原因包括脈沖閥不工作、糊袋、濾袋清灰效果不佳、清灰壓力過(guò)低、箱體結(jié)構(gòu)不合理等因素。 除塵器的壓力損失較大，不僅會(huì)影響整個(gè)除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 同時(shí)會(huì)增加除塵系統(tǒng)的工作能耗，給用戶(hù)帶來(lái)巨大損失。 因此需要仔細(xì)分析，認(rèn)真研究。
3.2 濾筒除塵器現(xiàn)存的問(wèn)題
a 高溫環(huán)境影響
凈化工業(yè)爐窯排放的含塵氣體是現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)和治理的首要工作。 目前由于除塵器大部分時(shí)候是在較高溫度環(huán)境下進(jìn)行使用，而過(guò)濾式除塵裝置中的濾料材質(zhì)的適用溫度范圍較小，普通的過(guò)濾材料已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)使用的要求。 因此，就不同的使用需求設(shè)計(jì)出耐高溫過(guò)濾材料，而濾筒所采用的材料主要包括耐火材料、粘結(jié)劑、載體材料等。 最終確定出一種較為合理的配比：耐火材料 : 水玻璃 : 水 =3:1:1 ，采用該配比所制成的濾筒材料擁有較高的強(qiáng)度，孔隙率和透氣性也相對(duì)較高，燒結(jié)時(shí)不易出現(xiàn)變形。 耐高溫非織造布濾筒所采用的耐高溫纖維材料和高強(qiáng)度的玻璃纖維材料進(jìn)行混合，經(jīng)過(guò)硬挺化工藝制作成型，具有纖維度緊密、表面微孔隙小、質(zhì)地堅(jiān)硬的特點(diǎn)。 濾料采用耐高溫合成纖維材料而成，具有耐磨性能較佳、耐化學(xué)性良好的優(yōu)勢(shì)，適和應(yīng)用于對(duì)溫度有較高要求的場(chǎng)合。 耐高溫濾筒的出現(xiàn)能夠很好的推進(jìn)除塵器在實(shí)際高溫工作場(chǎng)合中的使用。
b清灰不徹底
除塵器運(yùn)行情況的好壞，壓力損失上升的快慢以及清灰效果的好壞有著重要關(guān)系。在脫硫式除塵器中， 粉塵顆粒很容易板結(jié)在濾筒的表面，導(dǎo)致濾料的表面粘附黏性物質(zhì)，此時(shí)，若想達(dá)到較為理想的清灰效果就需要較高的噴吹壓力和比較頻繁的噴吹頻率，這就會(huì)造成一定程度上的能量損耗，因此選擇合適的過(guò)濾材料對(duì)噴吹系統(tǒng)有著影響。 許多工程中都存在著濾筒反吹中清灰不徹底的問(wèn)題，在某鍋爐除塵處理工程中試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)早期的清灰效果比預(yù)期的情況好， 但在工作一段時(shí)間后卻不滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)調(diào)整脈沖閥的噴吹間隔，效果卻仍舊不甚理想，在改變噴嘴的基礎(chǔ)上又提高噴吹壓力，使得反吹過(guò)程中存在的清灰不徹底現(xiàn)象得到解決。
c壓縮空氣量和壓力運(yùn)用不當(dāng)對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的濾筒會(huì)因?yàn)閲姶祲毫Σ蛔?/P>
而導(dǎo)致濾筒下部區(qū)域清灰不徹底，濾筒下部區(qū)域積聚的粉塵層較厚，致使整個(gè)濾筒的過(guò)濾效率下降；由于濾筒的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了使得濾筒底部區(qū)域的清灰效果改善而安裝噴嘴，誘導(dǎo)一定量的空氣，可是因?yàn)閲娮斓陌惭b，使得筒體的上部區(qū)域基本屬于誘導(dǎo)空氣階段，壓縮氣體還未來(lái)得及擴(kuò)散開(kāi)來(lái)，致使上部區(qū)域的清灰效果較差。 而本文很好的解決了這一問(wèn)題，改善了上部區(qū)域的清灰效果。
4結(jié)語(yǔ)
袋式除塵器的過(guò)濾效率較高， 適應(yīng)范圍廣，使用靈活，清灰效果較好，但工作費(fèi)用較高，維護(hù)時(shí)投入的工作量大； 而濾筒除塵器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作性能穩(wěn)定，運(yùn)行阻力小，工作費(fèi)用低，且過(guò)濾效率尤其對(duì)粒徑在 5 μm 以下的細(xì)小粉塵顆粒的處理方面更是優(yōu)于袋式除塵器。 在實(shí)際工作使用中，仍需根據(jù)待處理的含塵氣體風(fēng)量大小、含塵濃度、溫度高低、排放的濃度標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)的難易程度等各種因素綜合考慮。 袋式除塵器和濾筒除塵器在實(shí)際工作應(yīng)用中存在著各自的使用優(yōu)勢(shì)，卻也都存在著各自的問(wèn)題，需要根據(jù)具體環(huán)境而定并在今后不斷的進(jìn)行改進(jìn)。
