浅谈脉冲袋式除尘器的粉尘过滤功能

wangeng

浅谈脉冲袋式除尘器的两大功能：过滤与清灰
肖宝恒
国电环境保护研究院
摘 要：脉冲袋式除尘器有两大功能，一是过滤，一是清灰。长期以来，人们只从除尘器运行的宏观
参数（譬如过滤风速、设备阻力、喷吹压力、清灰周期、脉冲宽度等）来判断其性能，这种方法因受
到许多复杂因素的影响而往往带有较大的偏差，使得除尘器的研制、设计选型和使用都带有较大的盲
目性。本文探讨了这两种核心功能。
关键词：脉冲 袋式除尘器 过滤 清灰
袋式除尘是通过滤袋自身固有的以及附着在滤袋表面的粉尘层的过滤作用，来截留烟气
中具有一定颗粒的粉尘。经滤袋及粉尘层过滤后的洁净烟气经排气口排出，而滤袋表层的灰
可通过不同的清灰方式进行清除。众所周知，脉冲喷吹袋式除尘器主要是以压力气包内的压
缩空气作为清灰动力，使脉冲阀启动时形成一股脉冲气流，逆向从滤袋顶部到袋底进行脉冲
抖动。其目的是通过脉冲抖动，把滤袋外侧的粘灰抖进除尘器灰斗。
笔者认为，深入研究脉冲袋式除尘器的过滤和清灰这两大功能，对于提高其性能和确保
其长期可靠运行非常重要，下面就此分别谈一些初步的看法。
1 过滤风速的取值
对于袋式除尘器来说，过滤风速的选取，对保证除尘效果、确定除尘器的型号和占地面
积，乃至除尘系统的总投资，具有关键性的作用。
近年来在一些工程项目招标和设计中，业主和有些设计人员对过滤风速的要求有越来越
偏低的现象，究其原因可能有如下几点：
(1) 过去有文献或专著特别强调过滤风速不能取得太高，以免阻力增大，运行费用提高；
(2) 有些设计人员认为过滤风速取低一些，可以提高除尘效率、增强清灰能力、延长清
灰周期，从而延长滤袋使用寿命；
(3) 目前一些袋式除尘器和滤料生产厂普遍地[s:152]在 1.0～1.5m/min 范围，而一些设计
人员和业主往往在此基础上再降低一定的数值来确定过滤风速，从而导致过滤风速
取值偏低。
应该说，上述理由并非毫无道理，但是，如果轻．易．地降低过滤风速，即使降低的绝对值
较小，如0.1～0.25m/min，由此使过滤面积增加约10％，设备投资也将增加近10％。处理
的风量越大，增加的投资必然越多，设备的占地面积亦相应加大，显然这是不经济的。影响
袋式除尘系统性能和长期可靠运行的因素很多，孤立地看待上述理由，也是不合适的。实际
上，正确地选定过滤风速是一项较复杂的工作，它与粉尘性质、烟气的初始含尘浓度、滤料
的种类、清灰方式等都有密切的关系。
目前市场上的产品可供选择的滤料种类及其清灰方式并不是很多，滤料及其清灰方式相
应的易于确定；至于烟气初始含尘浓度，除了工艺提供资料外，经实测或参照同类型工况和
炉型，凭经验确定。所以，正确选择过滤风速的关键，首先在于弄清烟气和粉尘的性质，其
次要正确理解和认识过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者的关系。对于烟气和粉
尘性质，要最大限度地弄清烟尘的粒径分布、粉尘的化学成分和粉尘的物理化学性质，如温
度、湿度、容重、粘性、腐蚀性等。客观地讲，要全面而准确地收集这些资料有一些困难，
但作为一个设计人员至少应对其有一定的了解。
对于过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者之间的关系，可以从三个方面来理
解：
第一，过滤风速与除尘效率。我们知道，从除尘机理上讲，有惯性效应（包括碰撞、拦
截）和扩散效应。按Friediander 的理论，对滤料单一纤维的除尘效率为：
3 / 2
2 1/ 2
1
3 / 2
3
1/ 2 2 / 3
F
p s
F p
D
d
K d V
d d V
K • •
+
• •
η =
(扩散效应) （惯性效应）
式中： KD、K1——由烟气温度、粘度、密度确定的常数；
dF——单一纤维直径；
dp——粉尘粒径；
Vs——过滤风速。
由上式可知，若烟尘dp 为1μm 以下的微尘，借助扩散效应能有效地捕集，适当降低过
滤风速Vs 可以提高除尘效率；若烟尘dp 为5～15μm 以内的粒径，借助惯性效应能有效地捕
集，提高过滤风速Vs 可以提高η 。实践证明，对一般性烟尘，提高过滤风速Vs 对除尘效率η
影响甚微。
第二，过滤风速与过滤阻力。过滤阻力随滤料上粉尘量的增大而增大，滤料不同，单位
滤料面积上容尘量也不同。但从工程的角度来讲，其差异毕竟较小，一般仅从粉尘粒径来考
虑除尘器滤料的容尘负荷，对粒径大的粗粉尘取300～1000g/m2，对微细粉尘取100～300g/m2。目
前还没有燃煤电厂粉尘的滤尘量、过滤风速和过滤阻力三者关系的实测数据。但国内早在
20 世纪80 年代就有专著介绍水泥粉尘的滤尘量、过滤风速、过滤阻力三者关系的实测数据，
见表1。
表1 过滤阻力（Pa）
滤袋滤尘量（g/m2过滤风速/）
（m/min） 100 200 300 400 500 600
0.5 300 360 410 460 500 540
1.0 370 460 520 580 630 690
1.5 450 530 610 680 750 820
2.0 520 620 710 790 880 970
2.5 590 700 810 900 1000 ——
3.0 650 770 900 1000 —— ——
从表中数据可以看出，当滤尘量一定时，过滤风速增加1 倍，阻力增加25～50％；即
使过滤风速增加2 倍，阻力增加亦不到80％，而且过滤风速越低，阻力增加的百分比越小；
反过来说，当滤尘量一定，过滤风速降低1 倍时，阻力降低不到30％。可见，过滤风速的
增减与过滤阻力的增减不成正比，如果简单地用降低过滤风速的办法来达到降低过滤阻力从
而降低运行费用的目的是欠妥的。
第三，过滤风速与清灰性能的关系。粉尘的清灰性能与粉尘的性质，即粘性/粒度、容
重有极大的关系。粉尘的粘性大、粒径小、容重小，清灰困难，过滤风速应取低一些，反之
可取高一些。
国内有人做过实验，对于滑石粉类中细滑爽粉尘，在所有工况条件下，仅需一次反吹清
灰，滤袋阻力即可恢复原值，二次积尘几乎全被吹落，反吹风量仅需25～30％；而对于氧
化铁类超细粉尘，通常需要连续多次反吹清灰，才能有效降低滤袋阻力，还难以恢复原值，
反吹风量比率高达50～70％。这说明，对某一确定的袋式除尘器，粉尘的清灰性能主要取
决于粉尘及含尘气体的性质，并不是所有粉尘，过滤风速取低些，就可增强清灰能力。
第四，在滤袋确定的情况下，降低过滤风速可以延长清灰周期，但是滤袋的使用寿命并
不完全取决于清灰周期。因为当确定了某个过滤风速时，滤袋的不同部位的过滤风速也不同。
国外做过实验发现，在一条滤袋上的局部过滤风速相差可达4 倍，甚至超过4 倍。
综上所述，可以得出这样的结论：盲目地降低过滤风速，并不能完全保证提高除尘效率，
也不一定能够降低过滤阻力，还可能造成不必要的经济损失；只有在充分了解粉尘性质及系
统特性的基础上，优化除尘器本体结构设计，正确进行经济技术分析，才能合理地确定过滤
风速。

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