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                      除尘器

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究

                      作者:郑州快三投注环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-01-04 10:59:35

                      摘要:利用脉冲滤筒除尘器对粒径分布为0.5~5μm的超细粉体进行净化试验。测试了除尘器净化效率、除尘器阻力及过滤风速等主要性能参数。试验结果说明:脉冲滤筒除尘器对于粒径为0.5~5μm的超细粉体,在过滤风速为0.8~1.25m/min时,除尘器阻力小于300Pa;过滤风速为2.8m/min时,阻力小于1200Pa,净化效率达99.9997%。该脉冲滤筒除尘器具有除尘效率高,阻力损失低,节约除尘系统的动力消耗的优点,有利于在超细粉体净化工艺中的应用。

                      关键词:脉冲滤筒除尘器;超细粉体;净化效率

                      通常将粒径小于10μm的粉体物料称为“超细粉体”。John L.Koehler基于Darcy’s law(达西定律),分别用3种粉尘、3种滤料,在3个过滤风速的条件下,研究了脉冲袋式除尘器清灰过程的压降问题。Liu Benjamin Y.H.等用粒子监测仪来测试滤筒除尘器的短期和长期的除尘效率。测试结果表明,滤筒除尘器对于入口浓度为23g/m3的粉尘,粒径分布在0.5~10μm的过滤效率达到了99.999%。Hutchinson,Glenn通过对各种收尘装置进行比较,阐明了滤筒除尘器结构紧凑、节省空间、维护管理方便、高过滤效率、自动清灰等优点。Meinke,Petra和Raether,Tom等人介绍了滤筒除尘器区别与传统除尘器的一些新的特点。发现椭圆型的滤筒结构可以有更高的过滤效率。

                      目前,针对脉冲滤筒除尘器的研究主要集中在结构、滤料、流场模拟等方面,但对超细粉体净化方面的研究甚少。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究6.jpg

                      1 试验目的

                      利用脉冲滤筒除尘器对气流粉碎机(IVJ-6型)制得0.5~5μm的超细粉体进行了净化试验。通过改变变频调速器参数设置,从而控制离心风机风量,最后测得在不同过滤风速下,滤筒除尘器的净化效率、阻力等主要性能参数,进一步优化脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化参数。

                      2 试验装置

                      2.1 试验设备及仪器

                      试验设备及仪器采用的有DFO1-1型唐纳森除尘器、RB30型康盛高压离心通风机、SB40S2.2型森兰变频调速器、FC-3A双头粉尘采样器、SWE2MAAIR50风速仪、HT-3高精度电子天平、YYT-200B倾斜式微压计、JP-A型架盘天平、GZV2型电磁振动给料机、分散加料机、Malvern instruments Ltd的MS2000激光粒度测试仪、IVJ-6型气流粉碎机、S440立体扫描电子显微镜等。

                      2.2 水平插入式滤筒除尘器

                      本试验中滤筒除尘器的特点:滤筒为椭圆形且水平插入式,由此大大增加了过滤面积,有利于增强过滤效果;该滤筒除尘器采用顺流式,即含尘气流由上至下流动,其流动方向与粉尘下降方向一致。滤筒除尘器结构见图1。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究1.JPG

                      顺流式与逆流式的比较。顺流式气流自上而下,粉尘沉降和气流方向一致,有利于粉尘沉降。除尘效率有所提高。根据测定结果分析比较,若滤筒除尘器压力损失限定在1176~1470Pa水柱时,则除尘器总压力损失比逆流方式约低15%~30%,这是因为含尘气流进入箱体后是由上而下分布的。当脉冲喷吹时,粉尘顺着气流方向沉降下来,悬浮的粉尘较少,因而返回滤筒的粉尘也少,减小清灰时造成的二次扬尘对净化效果的影响。也就是说,在相同的喷吹条件下,可以得到更好的清灰效果,从而减少设备的压力损失。逆流式气流进入箱体后,气流中颗粒较大的粉尘沉降下来,减少磨损,可以适当延长清灰间隔时间,但是在粉体下落的过程中有部分小颗粒的沉降速度小于上升气流速度,又被吹回到滤筒,清灰后的滤筒阻力会很快上升。在相同喷吹条件下设备阻力比顺流式要大,为了保证限定的设备阻力,需要增加喷吹次数。

                      本试验中除尘器的滤筒是水平插入的,气流进入后经过均流板,使进入箱体的气流能够均匀分布。根据试验过程中观察发现,由于箱体空间较小,均流板和滤筒的间距较小,导致滤筒的上部的积灰相对较多,清灰的效果不是很明显,会给系统的除尘效果带来一定的影响。

                      3 试验结果及分析

                      本试验对气流粉碎后的物料粒径进行了激光粒度分析,粒径分布在0.5~5μm范围内占95%左右。氢氧化铝、PVDF、石墨均匀加料进入滤筒除尘器,通过改变引风机频率测试除尘器的除尘效率、除尘阻力及过滤风速,粉体粒径分布见图2。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究2.JPG

                      由于粉体粒径较细,为了保证均匀加料和充分分散,特别设计了粉尘分散设备。首先将一定量的料加入振动给料机,振动给料机均匀把料加入步进加料机,同时用经过干燥的压缩空气将步进电机的料吹入除尘器。试验表明,此方法切实有效,粉体在管内沉积和分散得到充分改善,基本达到试验要求。

                      3.1 脉冲滤筒除尘器净化效率

                      脉冲滤筒除尘器净化效率见图3。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究3.JPG

                      从图3可看出,脉冲滤筒除尘器对于粒径为0.5~5μm的超细粉体净化效率都在99.9997%以上。过滤风速在0.8~1.25m/min,其净化效率达到99.9999%。

                      除尘效率是所有除尘设备最基本最主要的性能指标。主要与滤料和粉尘初层有关,滤料电镜扫描见图4。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究4.JPG

                      从图4可看出,本试验单层滤料的平均孔径较大,有的甚至大于200μm。但是,由于滤料是多层错位叠加制成的,使得滤料的孔径大大减小,大约10μm。还可以看出,部分粉尘附着在滤料表面,形成一层过滤层,此过滤层会将含尘气流中的粉尘进行二次过滤,提高过滤效率。

                      试验中刚开始用的清洁滤筒,过滤风速为0.8m/min时,虽然风速很低,但是表面并未形成完整的过滤粉尘层,影响过滤效率。当形成稳定的粉尘过滤层,在低风速时过滤效率就会基本稳定且较高,随着过滤风速的不断升高,效率将有所下降。

                      试验数据结合电镜图片分析过滤机理:试验初期,使用的是清洁滤筒,效率并不高,随着试验的继续,过滤效率将不断增大。滤料内部的排列是错综复杂,相互交错,滤料的平均孔径小于10μm,见图4(a)。粒径大于或等于10μm颗粒无法通过滤料层间隙而被拦截下来。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。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或者下落而被过滤下来。随着试验的继续,粉体将在滤料表面堆积形成一定厚度的滤层,见图4(b),此滤层将对粉尘进行二次过滤,而且起非常重要的作用。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者与滤料摩擦荷电,而被吸引下来。本试验中的粉尘粒径较小,多种过滤机理同时进行,这样大部分粉尘将被过滤下来,除尘器的除尘效率会比较高。

                      3.2 脉冲滤筒除尘器阻力

                      除尘器压力损失(除尘器阻力),一般用除尘器的进出口全压差表示。滤筒除尘器的压力损失等于滤料阻力和除尘器的局部阻力之和。滤料阻力即是含尘气体穿过滤料时产生的摩擦阻力。滤筒除尘器的局部阻力则是在气体进、出除尘器的过程中,由于气体与壁板摩擦、折流、合流和扩散时产生的涡流所引起的。比较系统加料与未加料时压力损失的差别,首先测试设备无负荷运行时阻力损失(对应于风机的频率,即保证过滤风速与加料时相同)。无负荷运行时除尘器系统阻力见图5。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究5.JPG

                      从图5可见,无负荷运行时除尘器的阻力和过滤风速有关。过滤风速小于1.25m/min时,除尘器阻力小于200Pa,此时的风机频率大概是10~15Hz;过滤风速增大到2.0m/min后,除尘器阻力明显增大。在2.8m/min时,最大阻力近1000Pa,此时的风机频率大概是30~40Hz。无负荷运行时,除尘系统的阻力主要是气流与滤料的摩擦,除尘器和管道的局部和沿程阻力损失。

                      脉冲滤筒除尘器阻力见图6。

                      脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究6.JPG

                      从图6可看出,除尘器运行时的阻力是随着过滤风速的增加而增加的。过滤风速在1.25m/min内,除尘器阻力小于300Pa;过滤风速增大到2.0m/min后,除尘器阻力明显增大。在2.8m/min时,最大阻力为1175Pa。

                      试验中除尘器的阻力损失较小,无论是无负荷运行还是正常运行。风机低转速时,虽然阻力很小,但是同时处理风量也较小,可能在某些场合达不到要求;除尘器处理大风量时,过滤风速有所增加,但是系统的阻力也只有1200Pa左右,相比较其他而言,损失较小,更节能。

                      设备阻力随过滤风速的提高和滤料上积聚的粉尘层负荷的增加而增加,并随滤料的结构和过滤时间而变化。随着过滤的进行,滤料上的粉尘层逐渐增厚,阻力便相应增加,这时如不及时清灰,就会使阻力一直上升,致使风机运行风量减少;同时由于滤料上的压差增大至一定程度时,粉尘的穿透量就会增大,并可能使滤料缝隙间的沉积粉尘被抽走而使除尘效率降低。所以设备阻力达一定值时就必须清灰,以便将阻力控制在一定范围内,从而保证除尘器正常工作。实际上,滤料清灰后其阻力只能降低到清灰前的20%~80%,这是因为清灰不能破坏滤料上的粉尘初层。在同样条件下,采用高能量的清灰方式(脉冲喷吹、气环反吹等)的设备阻力低于采用低能量清灰方式(机械振动、逆气流等)。一般情况是,脉冲喷吹滤筒除尘器的压力损失在使用初期时增加较快,经1~2月运行后便趋于稳定,以后虽有增加但很缓慢,大多数情况可以认为是保持定值。

                      3.3 脉冲滤筒除尘器

                      过滤风速过滤速度是决定除尘器性能的一个重要参数,其大小直接影响到袋式除尘器的一次性投资、运行费用、除尘效率等。过滤速度太高会造成压力损失过大,降低除尘效率,使滤袋堵塞以至快速损坏。但是,提高过滤速度可以减少过滤面积,以较小的设备来处理同样流量的气体。过滤速度小会提高除尘效率,延长滤袋使用寿命,但会造成除尘器过于庞大使一次性投资加大。

                      目前尚无可利用的理论计算公式计算过滤速度,主要靠经验确定。一般若含尘浓度高、粉尘颗粒小,过滤速度应取小值,反之则取高值;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;脉冲除尘器的清灰效率高,过滤风速较其他清灰方式的高一些;滤筒的清灰较普通滤袋困难,所以过滤风速取低一些。据经验,脉冲袋式除尘器过滤风速一般以1.2~1.5m/min为好,但净化煤粉、湿度、粘性、硬度大尘源(如烘干机、窑头篦冷机尘源)时,以0.8~1m/min为好,浓度小的干燥尘气(如空气过滤、包装机尘源),其过滤风速可酌情提高。如用玻纤针织毡滤料,其过滤风速不宜超过0.8m/min。

                      试验中结合经验,通过测量除尘器入口的风速、风量换算出除尘器的过滤风速。从净化效率和除尘阻力试验结果的分析可以看出,脉冲滤筒除尘器对0.5~5μm的超细粉体净化效果达99.9999%的过滤风速为0.8~1.25m/min,且除尘器阻力低。

                      4 结 论

                      (1)通过试验得出:脉冲滤筒除尘器对于粒径为0.5~5μm的超细粉体,在过滤风速为0.8~1.25m/min时,其净化效率达99.9999%。

                      (2)脉冲滤筒除尘器阻力值相对较小。在过滤风速为0.8~1.25m/min时,其除尘器阻力小于300Pa,过滤风速为2.8m/min时,阻力小于1200Pa。

                      (3)采用水平插入式椭圆形滤筒,增大了过滤面积,提高了过滤效率,但是针对滤筒上部不易清灰的问题,还有待进一步研究。

                      (4)脉冲滤筒除尘器具有除尘效率高,阻力损失低,节约除尘系统的动力消耗的优点,有利于在超细粉体净化工艺中的应用。

                      有关更多脉冲滤筒除尘器对超细粉体的净化研究信息,请联系郑州快三投注环保的工程师13322814846。