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布袋除尘器滤料的选用

发布时间:2018-10-16
含尘气体的温度是袋式除尘器正确选用滤料的首要因素。按照连续使用的温度,滤料可分为常温滤料(<130℃)、中温滤料(130~200℃)和高温滤料(>200℃)三类。..
布袋除尘器滤料的选用

滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的一般情况和特殊要求。在此前提下,应尽可能选择使用寿命长的滤料,这是因为使用寿命长的滤料不仅能节省运行费用、而且可以满足气体长期达标排放的要求。滤料一般根据含尘气体的性质,粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择,滤料的选择要通过经济技术比较,这是一个优化过程,不应该用一种所谓“好”滤料去适应各种工况场合。在气体性质、粉尘性质和清灰方式中,应抓住主要影响因素选择滤料,如高温气体、易燃粉尘等。
  一、根据含尘气体的性质选用滤料
  含尘气体的理化特性包括温度、湿度、腐蚀性、可燃性和爆炸性等。
  含尘气体的温度是袋式除尘器正确选用滤料的首要因素。按照连续使用的温度,滤料可分为常温滤料(<130℃)、中温滤料(130~200℃)和高温滤料(>200℃)三类。
典型滤料的主要性能

常用的防静电滤料的主要性能
  表中列出了各种纤维材质可供连续长期使用的温度,通常要求按表中连续使用温度一栏选定滤料,对于含尘气体温度波动较大的工作条件,宜选择Safety系数稍大一些,但瞬时峰值温度不得超过滤料的上限温度。对于高温烟气,可以直接选用高温滤料,也可以在采取冷却措施后选用常温滤料,应通过技术经济分析比较后确定。
  含尘气体的湿度是正确选用滤料的又重要因素。含尘气体的湿度表示气体中含有水蒸气的多少。按相对湿度分为三种状态:相对湿度在30%以下为干燥气体,相对湿度在30%~80%之间为一般状态,气体相对湿度在80%以上即为高湿气体。对于高湿气体,又处于高温状态时,特别是含尘气体中含SO3时,气体遇冷会产生结露现象。这不仅会使滤袋表面结垢、堵塞,而且会腐蚀结构材料,因此,应谨慎选择滤料。对于含湿气体在选择滤料时应注意4点:
  (1)含湿气体使滤袋表面捕集的粉尘润湿黏结,尤其对吸水性、潮解性和湿润性粉尘,会引起糊袋。为此,应选用锦纶与玻璃纤维等表面滑爽、长纤维易清灰的滤料,并对滤料使用硅油、碳氟树脂作浸渍处理,或在滤料表面使用丙烯酸、聚四氟乙烯等物质进行涂布处理。覆膜滤料具有优良的耐湿和易清灰性能,应作为高湿气体除尘的优选。
  (2)当高温和高湿同时存在时会影响滤料的耐温性,尤其对于锦纶、涤纶、亚酰胺等水解稳定性差的材质   是如此,应尽可能避免。
  (3)对含湿气体在除尘滤袋设计时宜采用圆形滤袋、尽量不采用形状复杂、布置十分紧凑的扁滤袋。
  (4)对湿含尘气体的系统工况设计,选定的除尘器工况温度应高于气体露点温度10~20℃,对此可采取混入高温气体(热风)以及对除尘器本体加热保温等措施。
  在各种炉窑烟气和化工废气中,常含有酸、碱、氧化剂、有机溶剂等多种化学成分。不同纤维的耐化学性是不一样的,而且往往受温度、湿度等多种因素的交叉影响。例如,在滤料市场广泛使用的涤纶纤维在常温下具有良好的力学性能和耐酸碱性,但它对水汽十分敏感,容易发生水解作用,使强度大幅度下降。因此,涤纶纤维在干燥烟气中,其长期运转温度小于130℃。但在高水分烟气中,其长期运转温度只能降到60~80℃。诺梅克斯纤维(Nomex)具有良好耐温、耐化学性,但在高水分烟气中,其耐温将由204℃降低到150℃。聚苯硫醚(Ryton)具有耐高温和耐酸碱腐蚀的良好性能,适用于燃煤烟气除尘,但   剂的能力较差;聚酰亚胺纤维虽然可以弥补其不足,但水解稳定性又不理想。作为“塑料王”的聚四氟乙烯纤维具有很好的耐化学性,但价格较贵。因此,在选用滤料时,须根据含尘气体的化学成分,抓住主要因素,择优选定合适的材料。
  二、根据粉尘的性质选用滤料
  粉尘的性质主要包括粉尘的形状和粒径分布、粉尘的附着性和凝聚性、粉尘的吸湿性和潮解性、粉尘的流动性和磨琢性、粉尘的可燃性和爆炸性等。
  大多数工艺过程产生的粉尘多为不规则形粉尘,虽然在高温燃烧过程中由于熔融、蒸发、冷凝产生的粉尘的形状基本呈球形,但由于凝聚作用会变成絮状或链状形态,不规则形态的粒子在经过过滤介质时较容易被捕集。工业粉尘粒径分布基本上符合正态分布规律,通常中位径和几何标准偏差小的粉尘较难捕集。
  各类工艺过程排放粉尘的性质见表。
各类工艺过程排放粉尘的性质
  微细粉尘过滤的主要问题是清灰较困难。因此,在过滤粒径小(亚微米级)的粉尘时,应考虑选用经过处理(轧光、烧毛、喷涂、浸渍或覆膜等)的表面较光滑的滤料,以进一步提高滤料的剥离性、降低阻力、提高清灰效果。
  粉尘的附着性和凝聚性与尘粒的种类、形状、粒径分布、含湿量、表面特征等多种因素有关,可用安息角表征,一般为30°~45°,见下表。安息角小于30°称为低附着力,流动性好;安息角大于45°称为高附着力,流动性差。
  常见的各种粉尘的性质(安息角、介电率及爆炸下限浓度)见表。
常见粉尘性质
  粉尘与固体表面间的黏性大小还与固体表面的粗糙度、清洁程度有关。对于黏附性强的粉尘同样应选用长丝不起绒织物滤料,或经表面烧毛、压光、镜面处理的针刺毡滤料,对于浸渍、涂布、覆膜技术应充分利用。从滤料的材质上讲,锦纶、玻纤优于其他品种。
  粉尘对气体中水分的吸收能力称为吸湿性,吸湿性与粉尘的原子链、表面状态以及液体的表面张力等因素有关,可用湿润角来表征:小于60°的为亲水性,大于90°的为憎水性。吸湿性粉尘的湿度增加后粉粒的凝聚力、黏着力随之增加,促使粉尘黏附在滤袋表面上结成板块,导致清灰困难,甚至失效。有些粉尘(如CaO、CaCl2、KCl、MgCl2等)吸湿后继续发生化学反应,其性质和形态均发生变化,称为潮解,会糊住滤袋。对于湿润性、潮解性粉尘,在选用滤料时应注意滤料的光滑、不起绒和憎水性,其中以覆膜滤料为佳。
  为选用滤料方便,将各种PTFE覆膜滤料性能列入表中。
微孔薄膜覆合滤料主要技术性能指标
  分散在空气(或可燃气)中的某些粉尘,在特定的浓度状态下,遇火花会发生燃烧或爆炸。粉尘的可燃性与其粒径、成分、浓度、燃烧热以及燃烧速度等多种因素有关。粒径越小、比表面积越大,越易点燃。粉尘爆炸的一个重要条件是密闭空间,在这个空间内粉尘的爆炸浓度下限一般为每立方米几十至几百克。粉尘燃烧热和燃烧速度越高,其爆炸威力越大。
  粉尘燃烧或爆炸火源通常是由摩擦火花、静电火花、炽热颗粒物等引起的,其中荷电性危害大。这是因为化纤滤料通常是容易荷电的,如果粉尘同时荷电则极易产生火花,所以对于可燃性和易荷电的粉尘如煤粉、焦粉、氧化铝粉和镁粉等,宜选择阻燃型滤料和消静电型的导电滤料。
  阻燃型滤料,首先是材质的选择,一般认为氧指数(LOI)大于30的纤维织造滤料,如PPS、P84、PTFE等是可靠的,而对于用LOI小于30的纤维,如丙纶、锦纶、涤纶、亚酰胺等滤料,可采用阻燃剂浸渍处理。
  消静电滤料足指在滤料纤维中混入导电纤维,使滤料在经向或纬向上具有导电性能, 使电阻小于109Ω。混入方式有等间隔编入导电纱、均匀混入经纬线、均匀混入絮棉层等。常用的导电纤维有不锈钢纤维和改性(渗碳)化学纤维。两者相比,前者导电性能稳定可靠。后者经过   时间后导电性能易衰退。导电纤维混入量约为基本纤维的2%~5%。对于一般抗静电采用碳纤维混纺和不锈钢丝混纺滤料,中度抗静电采用不锈钢丝植入滤料,高度抗静电采用不锈钢丝网植入滤料。
  此外,对可燃、易爆烟尘,在除尘设备和系统设计中还须采取其他   的阻燃防爆措施。如烟气中掺入惰性气体,增大气体含湿量,增设泄压防护装置等。
  粉尘对滤料的磨损性称为粉尘的磨琢性。它与粉尘的形状、大小、硬度、粉尘浓度、携带粉尘的气流速度有关。粉尘的磨损性与粒径的正比、与携带其气流的速度正比。因此,为减轻粉尘对滤料的磨损,应合理设定过滤风速和提高气流速度的均匀性。在常见粉尘中,铝粉、硅粉、焦粉、炭粉、烧结矿粉等属于高磨损性粉尘。此外,对于磨琢性大的粉尘宜选用耐磨性好的滤料。化纤的耐磨性优于玻纤,毡料优于织物,表面涂覆、压光等后处理也可提高耐磨性。对于玻纤滤料,硅油、石墨、聚四氟乙烯树脂处理可以改善耐磨耐折性。但是覆膜滤料用于磨损性强的工况时,膜会过早地磨坏,失去覆膜作用。
  三、根据袋式除尘器的清灰方式选用滤料
  袋式除尘器的清灰方式是选择滤料结构品种的另一个重要因素,不同清灰方式的袋式除尘器因清灰能量、滤袋形变特征的不同,宜选用不同的结构品种滤料。
  机械振动类袋式除尘器是利用机械装置(包括手动、电磁振动、气动)使滤袋产生振动而清灰的袋式除尘器。此类除尘的特点是施加于粉尘层的动能较少而次数较多,因此要求滤料薄而光滑,质地柔软,有利于传递振动波,在过滤面上形成足够的振击力,宜选用由化纤缎纹或斜纹织物,厚度0.3~0.7,单位面积质量300~350g/㎡,过滤速度0.6~1.0m/min。
  分室反吹类袋式除尘器采用分室结构,利用阀门逐室切换。形成逆向气流反吹,使滤袋缩瘪或鼓胀清灰的袋式除尘器。它有二状态和三状态之分,清灰次数3~5次/h,清灰动力来自于除尘器本体的资用压力,在特殊场合中才另配反吹风动力,属于低动能清灰类型,滤料应选用质地轻软、容易变形而尺寸稳定的薄型滤料,如729、MP922滤料。过滤速度与机械振动类除尘相当。
  分室反吹袋式除尘器具有内滤与外滤之分,滤料的选用没有差异。对大中型除尘器常用内滤式圆形袋、无框架、袋径120~300mm,滤袋长径比15~40,优先选用缎纹(或斜纹)机织滤料,在特殊场合也可选用基布加强的薄型针毡滤料,厚1.0~1.5mm,单位面积质量300~400g/㎡。对小型除尘器常用外滤式扁袋、菱形袋或蜂窝形袋,须带支撑框架,优先选用耐磨性、透气性好的薄形针刺毡滤料,单位面积质量350~400g/㎡。
  喷嘴反吹类袋式除尘器,是利用风机做反吹清灰动力,在除尘器过滤状态时,通过移动喷嘴依次对滤袋喷吹,形成强烈反向气流,对滤袋清灰的袋式除尘器,属中等动能清灰类型。在袋式除尘器用喷嘴清灰的有回转反吹、往复反吹和气环滑动反吹等几种形式。气环滑动反吹袋式除尘器属于喷嘴反吹类布袋除尘器的一种特殊形式,采用内滤圆袋,喷嘴为环缝形,套在圆袋外面上下移动喷吹。要求选用厚实、耐磨、刚性好、不起毛的滤料,宜选用压缩毡和针刺毡,因滤袋磨损严重,该类除尘器极少采用。在反吹类袋式除尘器中,回转反吹袋式除尘器应用较多,常采用带框架的外滤扁袋形式,结构紧凑。此类除尘器要求选用比较柔软、结构稳定、耐磨性好的滤料,优先用于中等厚度针刺毡滤料,单位面积质量为350~500g/㎡。
  脉冲喷吹类袋式除尘器是以压缩空气为动力,利用脉冲喷吹机构在瞬间释放压缩气流,诱导数倍的二次空气高速射入滤袋,使其急剧膨胀,依靠冲击振动和反向气流清灰的布袋除尘器,属高动能清灰类型。通常采用带框架的外滤圆袋,要求选用厚实、耐磨、抗张力强的滤料,优先选用化纤针刺毡或压缩毡滤料,单位面积质量为500~650g/㎡。
  综上所述,除尘器的清灰方式与滤料结构的优选归纳于表中。
清灰方式与滤料结构的优选

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