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袋式除塵器選型計算

袋式除塵器按清灰方式的不同可分為振打式、氣環反吹式、脈沖式、聲波式和復合式等五種類型。脈沖反吹型根據反吹氣壓的不同又可分為高壓脈沖反吹型和低壓脈沖反吹型兩種。脈沖反吹袋式除塵器因其脈沖噴吹強度和頻率可調,清灰效果好,是目前世界上應用最廣泛的除塵裝置,原理圖見圖 1。含塵氣體從布袋除塵器入口進入後,由導流管進入機組室內,在導流管的作用下,大顆粒的粉塵被裝置分離出來直接進入灰鬥,其余粉塵隨氣流均勻地進入過濾分室的過濾區,過濾後的潔凈氣體通過濾芯.過濾後的潔凈氣體通過濾袋經上箱體、提升閥和排氣管排出。隨著過濾過程的進行,當濾袋表面的粉塵達到壹定厚度時,除塵控制裝置(壓差或定時、手動控制)按設定程序關閉提升閥,控制電流機組離線,並開啟電磁脈沖閥噴吹,抖落濾袋上的粉塵。落入灰鬥的粉塵通過卸灰閥排出,然後利用輸灰系統送出。

2 濾袋的選擇

濾布必須有合適的孔隙,既能使空氣順利通過,又能阻擋細小粉塵進入濾布。細小的粉塵顆粒壹旦進入濾布,就無法將其清除,導致濾布的透氣性明顯下降,除塵阻力增大,甚至濾袋無法再次使用。這就是為什麽除塵器濾袋纖維直徑要求越細、濾布越密的原因。雖然細纖維制成的濾布價格較貴,使用初期過濾阻力較大,但在整個使用期間比較穩定,使用壽命長。當然,現在也有防止粉塵進入濾布內部而不降低透氣性的新材料,如在濾袋與粉塵接觸的表面噴塗或覆蓋壹層超薄氟化樹脂微孔膜。惰性樹脂是完全憎水的,光滑的表面不僅不會粘附粉塵,而且對含水率較高的粉塵也會大大減少因粘附而產生的糊袋現象。還有壹種特殊處理粉末噴塗濾袋表面,使表面形成很薄的濾餅,使孔隙率更加均勻、細密。對濾布表面進行壓延或燒結等特殊處理,也能達到同樣的目的。三防(防油、防水、防靜電)濾布在建材企業除塵行業應用較為廣泛。總之,在選擇除塵布袋材料時,最好參考相關資料或咨詢專業生產廠和專家。現在濾袋生產廠家很多,品種差異大,價格差異也大。在選擇濾袋時要綜合考慮價格、使用壽命和被處理物料的材質特性。特別是在購買除塵器時不能單純考慮價格,還必須考慮配置和材質。有些濾袋對壹種粉塵有效,但對其他粉塵可能不是最佳選擇。濾布的結構有毛氈和編織兩種。大多數毛氈產品會因纖維間的毛細作用而吸濕,但壹些特殊的毛氈產品(如針織玻璃纖維氈)可在壹定程度上防潮。氈制品的纖維排列不規則,孔隙均勻,同時為了保證其強度,濾袋的厚度較厚,除塵效率高。在壹些重要場合或遇到粉塵細小的物料時,特別是表面風速較高的除塵器濾袋常采用纖維氈制品。纖維編織品是用細紗編織而成的。紡出的紗線之間有各種圖案的孔隙,表面光滑,易於設計成濾布,可以固定或脫離濾餅。為進壹步改善表面性能,可噴塗矽樹脂以獲得耐磨表面,改善濾餅與濾袋的分離,或降低濾袋的吸濕能力。對於熔點低、粘附各種化學物質的濾袋最好使用編織纖維。

3 過濾速度

袋式過濾器的過濾速度 V 是被過濾氣體流量(m3/min)與過濾織物面積(m2)之比。過濾速度是決定除塵器性能的重要參數,其大小直接影響袋式除塵器的壹次性投資、運行費用、除塵效率等。過濾速度過高會造成壓力損失過大,降低除塵效率,使濾袋堵塞甚至迅速損壞。但提高過濾速度可以減少過濾面積,用較小的設備處理相同流量的氣體。過濾速度小會提高除塵效率,延長濾袋的使用壽命,但會造成除塵器體積過大,壹次性投資增加。目前還沒有可用來計算過濾速度的理論公式,主要靠經驗。但就表征而言,它與粉塵性質、氣體含塵濃度、濾袋材質和清灰方式等因素有關。壹般來說,如果粉塵濃度高、粉塵顆粒小,過濾速度應取小值,反之則取大值。

4過濾面積

4.1濾袋規格

濾袋規格(長度L和直徑D與進入濾袋的入口速度Vi(m/s)有關,含塵氣體進入每個濾袋時,如入口速度Vi過快,壹方面會加速粉塵的二次飛揚和沈澱,另壹方面由於粉塵的摩擦會使濾袋的磨損急劇增加,壹般Vi不能大於2m/s。濾袋的長徑比(L/D)可用過濾速度V和進口速度Vi來表示:設單袋氣體流量為q(m3/s)。

當過濾速度 V 較高時,L/D 在較小範圍內;當過濾速度 V 較低時,L/D 在較大範圍內。因此,袋式過濾器濾袋的長徑比壹般為 10-35。因此,濾袋的直徑可以選擇 150mm-300mm,長度可以選擇 1.5m-10m。

3.2 過濾面積的確定

根據待過濾的氣體流量和過濾速度確定除塵器的過濾面積,計算公式如下:

A=(Q+QL)/V

式中 A--過濾面積,m2;Q--待過濾的氣體流量,m3/min;QL--過濾面積,m3/min;QL--過濾後的氣體流量。m3/min;QL-通風除塵系統漏風量,m3/min,壹般按過濾氣體流量的 15%-30%選取;V-過濾速度,m/min。

3.3 濾袋數量

濾袋數量 N 是總過濾面積 A 除以單個濾袋的表面積 Ai(m2)。對於圓形濾袋:

5 除塵

袋式除塵器依靠濾袋過濾含塵氣體。含塵氣體通過濾袋時,由於它們深入濾料內部,使纖維間的孔隙逐漸縮小,最終形成粉塵層附著在濾袋表面,即所謂的初始層。袋式過濾器的過濾主要依賴於這個初始層以及粉塵層的逐漸積累,即使過濾極細(1um 左右)的粉塵也能獲得很高的除塵效率(> 99%)。隨著粉塵在初始層的基礎上不斷積累,使其透氣性變差,除塵器阻力增大,雖然此時濾袋的除塵效率也提高了,但阻力過大使濾袋極易損壞或由於濾袋兩側的壓差過大,使空氣通過濾袋孔徑的速度(過濾速度)過高,粉塵被粘附帶走,反而使除塵效率下降。因此,布袋除塵器運行壹定時間後應及時清灰,清灰時又不能破壞初灰層,以免使除塵效率下降。布袋除塵器的除塵方法有三種:機械振動除塵;逆流反吹和振打聯合除塵;脈沖噴吹除塵。

5.1機械抖動清灰

機械抖動清灰(見圖4)是先關閉除塵風機,然後通過抖動電機往復抖動到濾袋壹軸線方向的往復力,將濾袋轉換成徑向往復力抖動運動,使附著在濾袋上的粉塵落下。顯然在過濾狀態下,由於濾袋受到氣流成柱狀的壓力,搖動軸的往復運動不能轉換成濾袋的徑向搖動,這就是必須停止清灰的原因。為了充分利用粉塵層的過濾作用,選擇較低的過濾速度,較長的清灰時間間隔(當阻力達到 400Pa-600Pa 時清灰為宜),即使用普通棉布作為過濾材料,也會有較高的除塵效率。這種除塵方法除塵器結構簡單,性能穩定,適用於小風量、低濃度和分散粉塵點的除塵,但不適合除塵器連續長時間工作的場合。

5.2逆流反吹清灰

反吹氣流從相反方向穿過濾袋和粉塵層,利用氣流使粉塵從濾袋上脫落(見圖 5)。采用氣流清灰時,濾袋內必須有支撐結構,如支撐環或網架,以免濾袋壓縮

壓扁、粘連,破壞初層。

反吹空氣可由專用風機供給,也可由除塵器本身的負壓從外部吸入,采用後者時,除塵器本身的負壓不能低於500Pa。清灰過程是分組進行的,壹組濾袋清灰時,反吹氣閥自動打開,同時凈化風出口閥門處於關閉狀態。采用大氣反吹的除塵器,當阻力達到600Pa-1000Pa時,宜進行清灰;采用風機反吹的除塵器,當阻力達到600Pa-1000Pa時,宜進行清灰,清灰時間約為30s-60s,清灰間隔約為3min-8min。這種清灰方式的除塵器處理風量大,由於采用分室結構,可以在不停機的情況下進行維護和檢查。清灰機構簡單,易於維護。如果除塵濾袋采用內濾式,則粉塵聚集在濾袋內表面,大大改善了檢查人員或換袋人員的勞動條件。

5.3 脈沖噴吹清灰

含塵氣體通過濾袋時,粉塵被阻擋在濾袋外表面,凈化後的氣體通過文丘裏管從上部排出。

每排濾袋上方有壹根噴吹管,噴吹管上有與每條濾袋相對應的噴嘴,噴吹管的前端裝有脈沖閥,通過程控機構控制脈沖閥的開啟和關閉。當脈沖閥打開時,壓縮空氣從噴嘴高速射出,以大於自身體積 5-7 倍的誘導氣流通過文丘裏管進入濾袋。濾袋急劇膨脹,產生沖擊振動,使附著在濾袋外面的粉塵脫落。當阻力達到 1kPa-1.5kPa 時,宜進行清灰。壓縮空氣的噴吹壓力為 500kPa-600kPa,脈沖周期(噴吹時間間隔)約為 60s,脈沖寬度(噴吹時間)為 0.1s-0.2s。脈沖

噴吹的優點是清灰過程不中斷濾料的工作,可實現粉塵的強附著脫落。粉塵脫落、清灰時間間隔短,可選擇較高的過濾速度。缺點是脈沖噴吹需要壓縮空氣源。

5.3.1噴吹壓力

噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力,噴吹壓力越高,誘導的二次氣流越多,形成的反吹氣流速度越大,除塵效果越好,布袋除塵器的壓力下降越明顯。圖 6 顯示了由 QMF-100 電磁脈沖閥組成的噴吹系統的測量結果。從圖 6 中可以看出,在布袋除塵器壓降受到限制後,噴吹壓力越高,處理能力越大。在噴吹間隔和噴吹時間不變的情況下,

噴吹壓力增大,允許入口含塵濃度可相應提高。但噴吹壓力過高,會出現過度清灰現象,反而影響凈化效率,即布袋除塵器出現瞬間 "積灰 "現象,同時耗氣量

增加,浪費能源。可見,噴吹壓力過低或過高都會影響過濾效果。試驗表明,相當壹部分壓縮空氣壓力是用來克服噴吹系統本身的阻力而消耗的,其值可達0.2MPa以上,其中脈沖閥的阻力占了很大壹部分。近年來,出現了幾種低阻力脈沖閥,如直通式脈沖閥和雙膜片低壓脈沖閥等,由於其內阻降低了很多,也使噴吹壓力相應降低,即低壓噴吹系統的噴吹壓力可低至 0.2MPa-0.3MPa。此外,增大氣囊和噴吹管的直徑、用噴嘴代替噴孔等都可以降低噴吹壓力。DMF-F 屬於低壓脈沖閥。F 屬於低壓脈沖閥,而 DMF-Z 屬於高壓脈沖閥,它們自身的壓力損失不同,對噴吹壓力的要求也應不同。噴吹壓力除考慮脈沖閥阻力外,還應考慮濾袋的長度,短濾袋采用低噴吹壓力,長濾袋噴吹壓力相應提高。對於長度為 2000mm 的濾袋,通過脈沖閥的壓力較低,噴吹壓力為 0.45MPa-0.55MPa。扁袋除塵器壹般采用高壓角脈沖閥,噴吹壓力可適當提高到0.6MPa。

5.3.2 噴吹間隔

噴吹間隔的長短對除塵器的壓降有直接影響。對於定時控制的脈沖袋式除塵器,噴吹間隔由脈沖控制儀設定,噴吹是定時的(開環控制)。通過調節脈沖間隔,除塵器的壓降基本可以保持穩定運行。在不影響正常運行的情況下,應盡量延長脈沖間隔時間,這樣既可降低壓縮空氣消耗量,又可減少脈沖閥膜片和濾袋的損壞,延長使用壽命。延長噴吹間隔時間,噴吹系統的耗電量雖然較少,但由於除塵器壓降增加過多,會增加引風機的耗電量。

5.3.3噴吹時間

噴吹時間(又稱脈沖寬度)即脈沖閥開啟噴吹的時間。壹般噴吹時間越長,噴入濾袋的壓縮空氣越多,除灰效果越好。但噴吹時間增加到壹定值後,對除灰效果的影響並不明顯。圖 7 是在過濾速度和入口含塵濃度壹定的情況下,QMF-100 脈沖閥不同噴吹壓力下噴吹時間與除塵器壓降的關系。從圖 6 中可以看出,開始時,隨著噴吹時間的增加,除塵器的壓降下降很快,當噴吹時間達到壹定值時,壓降下降很小,但壓縮空氣量卻成倍增加。

5.3.4 壓縮空氣消耗量

壓縮空氣消耗量與噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時間、脈沖閥的形式和口徑、濾袋數量等因素有關。圖 8 顯示了 QMF-100 的壓縮空氣消耗量。圖 8 顯示了 QMF-100 型脈沖閥在過濾風速與噴吹壓力不同時,噴吹時間與耗氣量的關系。除塵器的總耗氣量 Q 可按下式計算:

Q = a?n?q/T

式中.Q-每臺除塵器耗氣量,m3/min;a-附加系數(含管道泄漏)取1.2;n-脈沖閥個數,個;q-每個脈沖閥噴吹壹次耗氣量m3;壹般噴吹時間0.15s;T-脈沖周期,min.

對於QMF-100脈沖閥,當噴吹壓力為0.5MPa-0.7MPa時,噴吹時間為0.1s,噴吹時間為0.1s,噴吹時間為0.1s。當吹氣時間為 0.1s-0.2s 時,每個脈沖閥的耗氣量為 0.01m3-0.034m3;當吹氣壓力為 0.4MPa-0.57MPa,吹氣時間為 0.2s-0.3s,每個脈沖閥的耗氣量為 0.01m3-0.034m3;當吹氣壓力為 0.4MPa-0.57MPa,吹氣時間為 0.2s-0.3s。當吹氣壓力為 0.4MPa-0.57MPa,吹氣時間為 0.2s-0.3s 時,每個脈沖閥的耗氣量為 0.025m3-0.036m3 。

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