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目前袋式除尘除尘滤袋及其清灰技术存在需解决的问题与研究现状

2022-01-28 16:31:16

一、目前袋式除尘及其清灰技术存在需解决的问题

(1)滤料、清灰及袋式除尘器阻力设计的匹配问题

除尘滤袋使用寿命、运行阻力、除尘效率是袋式除尘器较重要的影响因素。脉冲喷吹清灰是目前较常用的清灰方式,较好的清灰效果除尘器能够长期稳定地在低压差条件下运行;若清灰效果不好,将导致系统阻力较大,严重时甚至影响除尘器的稳定运行,另外,清灰不均会导致除尘滤袋外表面剩余粉尘不均而造成过滤不均,从而加速除尘滤袋的腐蚀和磨损,缩短脉冲电磁阀使用寿命。对于滤料,需要深入分析粉尘层、效率、清灰间的关系,“、低阻、易清灰”是目前的滤料技术的发展方向。

(2)脉冲清灰动态过程描述

脉冲清灰影响因素众多,各因素之间相互影响,相互作用,目前仍无完备体系能说明清灰机理及其影响因素,因此对袋式除尘器清灰过程的描述有利于分析清灰机理,对研究清灰的影响因素有重要意义,对优化袋式除尘器设计也有重要作用。

(3)脉冲清灰影响因素分析

目前袋式除尘器的清灰多采用脉冲清灰技术。一般高压脉冲清灰强度较大,但因其对除尘滤袋损伤较严重而出低压脉冲清灰技术,但高压脉冲仍然是当前应用较多的方式。对于清灰技术的衡量,不少学者仅以脉冲清灰的喷吹压力作为衡量清灰强弱的参数。

实质上,脉冲清灰的影响是多方面的,如脉冲气流压力、脉冲气流的时间间隔、脉冲频率、喷吹形式、除尘滤袋与喷口的匹配、文丘里管的布置、除尘滤袋的几何尺寸、滤料特性参数、烟气特性参数等。

总结前人的研究成果和分析脉冲喷吹袋式除尘器清灰的实验过程,二者都表明,关于清灰机理已经基本达成的共识是:对于一个特定规格和材质的除尘滤袋,其粉尘剥离的动力主要来自喷吹气体在除尘滤袋内形成的反向气流在粉尘层上产生的粘滞力(反吹气流作用)或惯性力(反向加速度作用),或者说是二者的联合作用的结果实现了粉尘层的剥离。

但是由于缺乏对脉冲喷吹袋式除尘器清灰过程深入的研究,导致现有的研究成果难以形成对清灰过程的系统描述,从而不能形成较为成熟的脉冲喷吹袋式除尘器清灰系统设计方法。

基于对脉冲喷吹袋式除尘器清灰机理的基本认识,可以将脉冲喷吹袋式除尘器清灰过程归纳为压缩空气从喷嘴喷出、喷出的高速气流在喷嘴至袋口之间的射流发育、射流气体进入脉冲电磁阀膜片内部对除尘滤袋及其粉尘层作用实现清灰等三项基本内容。课题力图揭示喷嘴的压缩空气压力和喷口直径与喷嘴出口流量和出口气流速度之间的关系;继而研究喷嘴喷出的高速气流在喷嘴至除尘滤袋引射管喉部之间所形成的射流的发展规律;较后考查射流在除尘滤袋内形成的流场对粉尘层的作用与清灰效果之间的关系;并且,以上述研究成果为基础,提出脉冲喷吹袋式除尘器清灰系统的设计方法。

二、袋式除尘器除尘机理研究现状

一般而言,袋式除尘器的过滤过程可分为两个阶段。先是含尘气体通过清洁滤料,此时起过滤作用的是滤料纤维;当滤料上捕集的粉尘不断增多时,一部分粉尘嵌入滤料内部,一部分附着在表面形成粉尘层,此时含尘气体的过滤主要依靠粉尘层进行。粉尘层可显著提高脉冲控制仪的捕集效率,起着比滤料为重要的作用,而滤料则主要起着形成及支撑粉尘层的作用。

脉冲电磁阀膜片过滤过程中,含尘气流通过滤料时,在惯性、拦截、扩散和筛分、静电等过滤机理共同作用下,使气固两相得以分离并将粉尘阻留在滤料上。根据不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特性,过滤除尘机理涉及到以下几个方面:

(1)筛滤作用

粉尘粒径大于滤料纤维间的空隙或滤料上尘粒间的空隙时粉尘即被阻留下来,称为筛滤作用。对于清洁滤料,由于纤维间的空隙远大于粉尘粒径,所以筛滤作用很小。只有当滤料表面沉积大量粉尘形成粉尘层后,筛滤就成为主要除尘机理。

(2)惯性碰撞作用

当含尘气体接近滤料的纤维时将绕过纤维,而颗粒或流速较大的粒子由于较强的惯性作用偏离气流流线而继续沿原来的方向运动,撞击到滤料纤维而被捕集,这称为惯性碰撞。因此,尘粒质量越大,过滤风速越高,惯性作用就越强。

(3)拦截作用

含尘气流接近滤料纤维时,当尘粒半径大于尘粒中心到纤维边缘的距离时,尘粒即因与纤维接触而被拦截,此称为拦截作用。

(4)扩散作用

在气体分子的撞击作用下,小于1μm的尘粒,特别是小于0.2μm的亚微米级粒子可能会做布朗运动而脱离流线。如果在运动过程中和纤维接触,即可以从气流中分离出来,这种作用即称为扩散作用。它随流速的降低、纤维和粉尘直径的减小而增强。

(5)静电作用

当气流穿过时,滤料由于摩擦产生静电,粉尘在运动过程中也会由于摩擦和其他原因带电,这样会在滤料和尘粒之间形成一个电位差。当粉尘随着气流接近滤料时,由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉尘的吸附力而被捕集,称为静电作用。

(6)重力沉降作用

当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后,粒径和密度大的尘粒可能因重力作用而自然沉降下来,称为重力沉降作用。