吸塵器的種類以及工作原理

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除尘器过滤风速选型

除尘器选型重要的问题之一就是如何根据粉尘性质选择合适的风速。

过滤风速问题

过滤风速的选取,对保证除尘效果,确定除尘器规格及占地面积,乃至系统的总投资,具有关键性的作用。近年来,在工程项目除尘系统设计中,对过滤风速的选取有越来越偏低的现象究其原因可能是:

(1)有些设计者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;

(2)过去有些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;

(3)目前国产的布袋除尘(小型布袋除尘机组除外)产品样本规定的过滤风速,大都在2.5 m/min以下,较为普遍的是在1.0~1.5 m/min范围,对于大布袋则在1.0 m/min以下,即使是采用压缩空气喷吹清灰的脉冲袋式除尘器,其过滤风速最高也只是在3.0 m/min左右,超过4 m/min的较为少见。于是,设计者往往易于在产品样本推荐的过滤风速下,再降低一定的数值来确定过滤面积,从而导致过滤风速取值偏低。

基于上述原因,设计工作中过滤风速取低0.1~0.25 居家用品 m/min的现象大量存在。

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0.1~0.25 無線吸塵器居家用品 m/min,由此将使过滤面积增加约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;此外,孤立地看待上述理由,也是不合适的。

那么,如何正确地选定过滤风速呢?实际上这是一项较复杂的工作,它与粉尘性质、含尘气体的初始浓度、滤料种类、清灰方式有密切的关系。然而,从设计角度讲,应该也可以抓住主要问题进行分析。这是因为,目前国内除尘器产品中可供选择的滤料种类及其清灰方式相对讲不是很多,滤料及其清灰方式相应地易于确定;至于初始尘浓,除了工艺提供资料外,或经实测取得一手数据,或按设计者的经验确定。这就是说,影响过滤风速的尘浓、滤料及清灰方式三个因素相对的说较易合理地确定。

所以,笔者认为,正确选择过滤风速的关键,首先在于弄清粉尘及含尘气体的性质,其次要正确理解和认识过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者之间的关系。

对于粉尘及含尘气体的性质,应最大限度地掌握以下几点。

第一,要弄清粉尘的粒径分布。粉尘的粒径是它的基础特性,它是由各种不同粒径的粒子组成的集合体,单纯用平均粒径来表征这种集合体是不够的。

第二,要弄清粉尘的粘性。粘性是粉尘之间或粉尘与物体表面分子之间相互吸引的一种特性。对布袋除尘器,粘性的影响更为突出,因为除尘效率及过滤阻力在很大程度上取决于从滤料上清除粉尘的能力。

第三,应弄清粉尘的容重或堆积比重,即单位体积的粉尘重量。其中的单位体积包括尘粒本身体积、尘粒表面吸附的空气体积、尘粒本身的微孔、尘粒之间的空隙。弄清粉尘的容重,对通风除尘具有重要意义,因为它与粉尘的清灰性能有密切的联系。

第四,应弄清含尘气体的物理、化学性质,如温度、含湿量、化学成份及性质。这些参数的确定与除尘附加处理措施、过滤风速的选择有着直接间接的关系。如有的含尘气体含有氯化物等化学成份,一般氯化物易于“吸潮”,如不采取附加的措施,可能导致“糊袋”。

应该承认,要全面准确地收集上述四方面的数据,从我国目前的除尘设备设计实践看,客观上还有一定的困难。但是,作为设计师,至少应对其有定性的了解。

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,可以从下述三方面来进行分析。

第一,除尘效率方面。我们知道,从除尘机理上说,有惯性效应(包括碰撞、拦截)和扩散效应。对粉尘粒径而言,按Friediander的理论,对滤料单一纤维的除尘效率为式中 KD、KI———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dp为1μm以下的微尘,借助扩散效应能有效地捕集,适当降低VS可以提高除尘效率η;若dp为5~15μm以内的粉尘,借助惯性效应能有效地捕集,提高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,过滤阻力方面。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,但从工程角度讲,其差异必竟较小,一般仅从粉尘粒度来考虑滤料的容尘负荷,对粒径大的即粗粉尘取300~1000 g/m2,对微细粉尘取100~300g/m2。国内在80年代初就有专著介绍过对水泥粉尘的滤尘量、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并不成正比,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,清灰性能方面。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、粒度小、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,滤袋再生较好,反吹风量比率仅需25%~30%;而对于氧化铁类超细粘性尘,通常需要连续多次反吹清灰,才能有效降低滤袋阻力,还难以复回原值,反吹风量比率高达50%~70%。这就证明,对某一确定的布袋除尘器,粉尘的清灰性能主要取决于粉尘及其含尘气体的性质,并不是所有的粉尘,只要过滤风速取低些,就可增强清灰能力。

此外,在滤料确定的情况下,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,滤袋的不同地方过滤风速也不同,国外做过的实验发现,在一条滤袋上的局部过滤速度相差可达4倍,甚至超过4倍!

综上所述,可以得出这样的结论:盲目地降低除尘配件过滤风速并不完全能保证提高除尘效率,也不一定能相应地降低过滤阻力,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,正确理解过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能之间的关系,并在这两者的结合上有一个清晰的认识后,才可能合理地确定过滤风速。

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