[科普中国]-布袋过滤器

简介

布袋过滤器是出现较早的一种过滤设备。现在已成为工业部门大量使用的过滤设备之一。布袋过滤器的过滤机理是，当含有粉尘（或固体颗粒）的气体通过滤料层时，只让气体穿透过去，而粉尘被阻留在滤料表面上。产生这种阻留的原因是扩散、钩住、惯性、筛分、重力等几种机制的相互作用所致。这几种机制对过滤效果的影响如下图所示。

在上述机制作用下，含尘气体以0.5~5米/分速度穿过滤料层，尘粒在滤料层运动的时间仅0.01~0.5秒。在这一瞬间，气体携带的尘粒被有效地分离出来。此分离过程有两个步骤：一是滤料纤维层对尘粒的捕集；二是粉尘良对尘粒的捕集。从某种意义讲，后一步骤起着更重要的作用。在新滤料使用的初期，基本上是纤维层对尘粒的捕集。当含尘气体垂直通过滤料时，纤维的间隙渐渐形成尘粒“架桥”现象，而纤维成为尘粒架桥的“梁”和“柱”，然后形成粉尘层。粉尘层的尘粒之间的缝隙往往比纤维之间的缝隙还窄，粉尘层对尘粒造成的扩散、钩住、筛分等效应比纤维层还强烈，分离能力也比单纯滤料高。1

布袋过滤器的分离原理典型的布袋过滤器的结构原理见图下图。

它主要是依靠含尘气流通过过滤介质来达到分离目的，是筛分、惯性碰撞、拦截、扩散和静电等综合作用的结果。

1、筛分

过滤时。直径大于滤布纤维空蒙或过布上粉尘间空蒙的粒子就被截留下来。当滤布表面上形成一定厚度的粉尘基后，这种筛分作用会更加显著。

2、惯性碰撞

在惯性碰撞效应中，颗粒的惯性起主导作用。颗粒质量越大、过谑气速超高，惯性作用就越强。

3、拦截

当颗粒尺寸dp与捕集体尺寸D的比值R较大时，拦截作用较为突出。一般用直接拦截比R表示拦截效率。

4、布朗扩散

粒子会绕着其壳线晃动，产生布朗运动。在离滤布表面很近时，就会与其接触而得到分离。气速降低、粒径减小时，扩散作用会增强。

5、静电怍用

粉尘及滤布纤维都可能会带电，从面引起两者相吸或相斥，影响布袋过滤器的分离效率。

粉尘在以上作用的综合影响下，逐渐被捕集在滤袋表面上，形成粉尘初层。粉尘初层是布袋过德器的主要过滤层，比滤布的作用更为重要，清灰时不应破坏粉尘初层，否则会使除尘效率显著降低。当粉尘在滤布上积聚一定程度，过滤器阻力达到一定数值时，要及时清灰。2

布袋过滤器的选择根据以上原理制成的布袋过滤器种类很多。以布袋的形式划分有圆布袋和扁布袋；以进风口的位置划分有上进风和下进风；以清灰方式划分有手动清灰、机械振打、脉冲喷吹和反吹风清灰等。

布袋过滤器和其他气固分离设备相比，优点是：过滤效率高，一般能保持过滤效率在99%以上，因此过滤后排出的气体含尘较少；在过滤速度选择得当的情况下，入口粒子浓度的变化对过滤效率和压力损失影响不大，运行稳定性较高，适应性较强；便于回收粉料，实现综合利用。缺点是：检查和更换滤袋劳动量大，工作条件不佳；过滤气体的温度受滤料耐温的限制。

为了充分发挥和利用布袋过滤器的优点，正确地选用和设计布袋过滤器是非常重要的。选用或设计布袋过滤器，首先应了解清楚生产工艺流程和操作条件，了解清楚烟气的数量、成分、含尘浓度和状态参数（温度、湿度和压力）。同时，根据这些情况选择合适的滤料、清灰方式和灰尘（或物料）排出装置等。铝电解烟气有两个特点：一是烟量大，每生产一吨铝，电解槽排烟系统的烟气量达15~20万米3，一个年产6万吨铝的电解系列，每小时排烟量为100~140万米3；二是成分杂，烟气成分中除氟化氢外还有二氧化碳、二氧化硫，自焙槽还有沥青挥发物，而且排炯温度达70~90℃。千法净化铝电解烟气需要添加相当数量的氧化铝，使烟气中物料浓度高达20~100克/米3。根据烟气数量大、成分杂和物料浓度高的特点，需要专门设计并制造能处理5×104~1X106米3/小时烟气量的大型专用布袋过滤器。

滤料滤料是组成布袋过滤器的关键材料，其性能的优劣对布袋过滤器的操作有很大的影响。正确选择滤料是布袋滤器设计的关键。在选择滤料时，要综合考虑下列因素，结合具体情况选择出最符合使用条件的滤料。

1、过滤效率。短纤维毛毯滤料比长纤维织物滤料的过滤效率高。清灰时，薄滤料比厚滤料吏易破坏粉尘初层，致使过滤效率降低。

2、压降。滤料的压力损失要尽量小。一般情况下，滤料的压降要比积有粉尘层时的压降小一个数量级，甚至可忽略不计。

3、容尘量。容尘量与滤料的孔隙率及透气率有关，它决定着清灰时间，从而会影响滤料的使用寿命。一般应考虑使用容尘量大的滤料，如毛毡滤料等。

4、透气率。它定义为烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比。我国标定透气率的压差值为127Pa。透气率一般指洁净滤料的透气率。在可能的情况下，要尽可能选取透气率高的滤料，以避免压降增大。

5、耐温性。它是选择滤料的主要因素-耐高温的滤料可回收热能、节约能源。且可简化降温设备。

5、机械性能。滤料要具有抗拦、抗弯、耐磨等优点，尤其是耐磨性，它决定着滤料的使用寿命。