陶瓷行業(yè)袋式除塵器濾料選用技術(shù)探討＊

張勝利

（咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

前言

人們在工作和生活中，每天向大氣中排放各種污染物質(zhì)，使大氣遭到嚴重污染。隨著人類社會的不斷進步、經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展、生活水平的日益提高以及對自身健康的關(guān)注，人們對生存環(huán)境越來越重視，對大氣環(huán)境質(zhì)量的要求越來越嚴格。除塵是防治大氣污染的重要內(nèi)容，是環(huán)境工程的重要組成部分。在過去的20年，陶瓷工業(yè)取得了巨大的變化和長足的發(fā)展，已成為我國經(jīng)濟建設(shè)進程中不可或缺的組成部分，但同時其生產(chǎn)對環(huán)境的污染也相當(dāng)嚴重。筆者針對陶瓷行業(yè)噴霧干燥器袋式除塵器進行了一定的研究，并提供了袋式除塵器濾布材料的選用方法。

1 袋式除塵器工作原理

袋式除塵器是依靠編織或氈織的濾布作為過濾材料來達到分離含塵氣體中粉塵的目的。它的工作原理是：捕集含塵氣體通過濾布時產(chǎn)生的篩分、慣性、粘附、擴散和靜電等作用。

1.1 篩分作用

含塵氣體通過濾布時，濾布纖維間的空隙或吸附在濾布表面粉塵間的空隙把大于空隙直徑的粉塵進行分離，稱為篩分作用。對于新濾布，由于纖維之間的空隙很大，這種效果不明顯，除塵效率低。當(dāng)濾布使用一定時間后，在其表面形成了一定厚度的粉塵層，篩分作用就會比較顯著。清除灰塵后，由于在濾布表面以及內(nèi)部還殘留一定量的粉塵，所以仍能保持較高的除塵效率。對于針刺氈或起絨濾布，由于它們本身構(gòu)成厚實的多空濾層，可以比較充分地發(fā)揮篩分作用，不完全依靠粉塵層來保持較高的除塵效率。

1.2 慣性作用

含塵氣體通過濾布纖維時，氣流繞過纖維，而顆粒粒徑大于1μm的粉塵由于慣性作用仍保持直線運動撞擊到纖維上而被捕集。粉塵顆粒直徑越大，慣性作用就越大；過濾氣速越高，慣性作用也就越大，但氣速過高會使濾布薄弱處被穿破；過濾氣速越高，出口氣體含塵濃度也越大，除塵效率越低，如圖1所示。

圖1 過濾氣速與出口氣體含塵濃度的關(guān)系

1.3 擴散作用

當(dāng)粉塵顆粒粒徑小于0.2μm時，由于粉塵顆粒極為細小會產(chǎn)生如氣體分子熱運動的布朗運動，增加了粉塵與濾布表面的接觸機會，使粉塵被捕集。這種擴散作用與慣性作用相反，隨著過濾氣速的降低而增大，粉塵效率也就越高。但直徑細的纖維要比直徑粗的纖維壓力損失大，耐蝕性也是直徑越細越差，如表1所示。

表1 纖維直徑與除塵效率的關(guān)系

1.4 粘附作用

當(dāng)含塵氣體接近濾布時，細小的粉塵顆粒會隨氣流一起運動，若粉塵顆粒的半徑大于粉塵中心到濾布邊緣的距離時，則粉塵被濾布粘附而捕集。濾布空隙越小，粘附作用就越顯著。

1.5 靜電作用

粉塵顆粒間互相撞擊會產(chǎn)生靜電作用。如果濾布為絕緣體就會充電。當(dāng)粉塵和濾布所帶電荷相反時，粉塵就被吸附在濾布上，從而提高除塵效率，但粉塵較難清除。靜電作用能改善和妨礙濾布的除塵效率。因此必須根據(jù)粉塵的電荷性質(zhì)來選擇濾布。靜電作用一般只有在粉塵顆粒粒徑小于1μm，以及過濾氣速很低時才表現(xiàn)出來。在外加電場的條件下，可以加強靜電作用，提高除塵效率。

2 袋式除塵器濾料的種類與性能

袋式除塵器濾料主要有天然纖維、合成纖維和無機纖維等3大類。除塵工程常使用“208”滌綸絨布、針刺氈、“729”濾布和玻璃纖維濾布這些覆膜后的濾布。

1）“208”滌綸絨布。它是以滌綸紗線為原料，織成濾布后經(jīng)拉絨使織物表面形成一層濃密絨毛，以提高濾布的過濾、耐磨和透氣性能。

2）針刺氈。它采用無紡針刺法生產(chǎn)，用空間交錯排列的纖維針刺成氈，并經(jīng)過熱定型、軋光等一系列工序制成，形成三維空間結(jié)構(gòu)，表面平整光滑。其特點為：空隙率大，透氣性能好，凈化效率高，可降低壓損與能耗；使用壽命長；耐磨耐腐蝕性能好，化學(xué)穩(wěn)定性強。

3）“729”濾布。它的組織結(jié)構(gòu)具有光滑柔軟、高強度、低延伸率、運行壓力損失小、清灰性能好、使用壽命長等特性，經(jīng)熱定型及其他方法處理后，廣泛應(yīng)用于工業(yè)捕塵、煙塵治理等方面。

4）玻璃纖維濾布。它的特點是機械強度高，斷裂強度一般均在1300N以上；延伸率低，玻璃縫紉的斷裂延伸率為3%；制成濾袋尺寸穩(wěn)定；耐溫性能好，可以在260℃下長期使用；耐腐蝕性能好，可在酸、堿氣體中使用；表面光滑，透氣性能好，但耐折磨性差。

5）高溫針刺氈濾布。除了玻璃纖維外，除塵工程使用的濾布有芳淪針刺氈、84針刺氈、萊通針刺氈、諾梅克斯針刺氈、芳礬綸針刺氈、碳纖維復(fù)合針刺氈、氟美斯針刺氈等。高溫濾布的材料成本一般較高，其價格昂貴，所以濾布的使用壽命非常關(guān)鍵。

3 濾料的選用

3.1 選擇的原則

袋式除塵器一般根據(jù)含塵氣體的性質(zhì)、粉塵的性質(zhì)及除塵器的清灰方式進行選擇，選擇時應(yīng)遵循以下原則：濾料性能應(yīng)滿足生產(chǎn)條件和除塵工藝的要求，如主體和粉塵的溫度、酸堿度及有無爆炸危險等。在上述前提下，應(yīng)盡可能選擇使用壽命長的濾布，這樣不僅能節(jié)省運行費用而且可以滿足氣體長期達標(biāo)排放要求。選擇濾料時應(yīng)對各種濾料進行比較，不應(yīng)該只使用一種濾料去適應(yīng)各種工況場合。在氣體性質(zhì)、粉塵性質(zhì)和排灰方式中，應(yīng)根據(jù)主要影響因素來選擇濾料。例如在易燃、粉塵、高溫氣體條件下，選擇濾料應(yīng)對各種因素進行經(jīng)濟和綜合對比，才能做出最適合的選擇。

3.2 根據(jù)粉塵氣體性質(zhì)選擇

含塵氣體溫度是選擇濾料的重要因素，通常把低于130℃的含塵氣體稱為常溫氣體，把高于130℃的含塵氣體稱為高溫氣體。濾料的耐溫性能分為2種：連續(xù)長期使用溫度和瞬間短期溫度。連續(xù)長期使用溫度是指濾料可以適用的、連續(xù)運轉(zhuǎn)的長期溫度，應(yīng)以此來選擇濾料；瞬間短期溫度是指濾料所處的環(huán)境中每天不允許有超過10min的最高溫度，超過的時間越長濾料就會老化或軟化變形。

對于含濕氣體在選擇濾料時應(yīng)注意：含濕氣體使濾袋表面捕集的粉塵潤濕粘結(jié)，尤其對吸水性、潮解性和濕潤性粉塵會引起糊袋。因此應(yīng)選用表面光滑、纖維長、易清灰的濾料，并宜對濾料使用硅油等做浸漬處理或使用丙烯酸等進行涂布處理。

3.3 根據(jù)粉塵性質(zhì)選擇

粉塵的濕潤性、粘著性、濕潤性是通過塵粒間的毛細管作用完成的。它們與粉塵的原子鏈、表面狀態(tài)以及液體的表面張力等因素有關(guān)。吸濕性粉塵在其溫度升高后，粒子的凝聚力、粘性力隨之增強，流動性和荷電性隨之減小，這樣導(dǎo)致粉塵粘附在濾袋的表面，久而久之會使清灰功能失效。

對于濕潤性粉塵應(yīng)選用光滑、不起絨和有憎水性的濾料，其中以覆膜濾料和塑燒板為最好。對于磨損性強的粉塵應(yīng)注意選用時化學(xué)纖維優(yōu)于玻璃纖維，膨化玻璃纖維優(yōu)于一般玻璃纖維，細、短、卷曲性纖維優(yōu)于粗、長、光滑性纖維。氈料中宜用針刺方式加強纖維之間的交絡(luò)性，織物中以緞紋織物最優(yōu)。

3.4 根據(jù)除塵器清灰方式選擇

機械振動類袋式除塵器是利用機械裝置使濾袋產(chǎn)生振動而清灰的袋式除塵器。其特點是施加于粉塵層的動能少，而振動次數(shù)多，要求濾料薄而光滑、質(zhì)地柔軟，有利于傳遞振動波，在過濾面上形成足夠的振擊力。因此，應(yīng)選用化纖緞紋或斜紋織物，厚度為0.3～0.7mm，單位面積質(zhì)量為300～500g／m2。

噴嘴反吹類袋式除塵器是利用風(fēng)機做反吹清灰動力通過移動噴嘴依次對濾袋噴吹形成強烈反向氣流。在袋式除塵器用噴嘴清灰的有回轉(zhuǎn)反吹、往復(fù)反吹和氣環(huán)滑動反吹幾種形式。

回轉(zhuǎn)反吹和往復(fù)反吹袋式除塵器采用帶框架的外濾扁袋形式，結(jié)構(gòu)緊湊。此袋式除塵器要選用比較柔軟、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐磨性能好的濾料，優(yōu)先用于中等厚度針刺氈濾料，單位面積質(zhì)量為350～500g／m2。

氣環(huán)滑動反吹袋式除塵器是一種特殊類型的除塵器，采用內(nèi)濾圓袋，噴嘴為環(huán)縫形，套在圓袋外面上下移動噴吹。它要求選用厚實、耐磨、剛性好、不起毛的濾料，應(yīng)選用壓縮氈和針刺氈。

1 王繼斌.環(huán)保設(shè)備選擇、運行及維護.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010

2 張殿印，等.除塵工程設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003