淺析布袋除塵器的過濾機理及清灰機理

王尚元+何愛玲

摘 要：近年來隨著我國工業的迅猛發展，我國社會以及經濟得到了長足的發展。但是隨之而來的霧霾天氣成為人們無法回避的問題。布袋除塵器作為工業環保治理的利器也越來越得到人們的重視。深入了解布袋除塵器的除塵機理及清灰機理對于應對目前條件下霧霾天氣泛濫，環境惡劣具有著重要的指導意義。筆者從布袋除塵器的過濾機理到清灰機理對布袋除塵器進行詳細的介紹。拋磚引玉，為布袋除塵器技術及應用得到更大的發展做出應有的貢獻。

關鍵詞：布袋除塵器；過濾；清灰

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0006-01

1 布袋除塵器發展簡介

布袋除塵器最早于19世紀80年就開始應用于生產實踐中，1881年白特工廠的機械振打清灰方式布袋除塵器首先取得德國專利；1957年清灰方法實現了技術突破，磊英納爾發明的脈沖布袋除塵器，被認為是布袋除塵技術發展史上具有里程碑意義的重大發現：它不但可以連續操作和清灰，濾袋壓力損失也趨于穩定，處理氣體量進一步增大，而且內部無運動部件，濾布壽命更長、結構更簡單。

2 過濾機理

用作捕集細小顆粒的濾料，其本身的網孔較大，但卻能除去粒徑1微米以下的顆粒。其除塵機理主要有以下幾個方面：

（1）慣性碰撞。當含塵氣流接近濾料纖維時，氣流將繞過纖維條，而塵粒則由于慣性作用繼續前進，撞擊到纖維上即會被捕集，所有處于粉塵軌跡臨界線內的大直徑粉塵粒均可被捕集。這種慣性碰撞作用隨粉塵粒徑及流速的增大增強。

（2）篩分作用。當粉塵粒徑大于濾料空隙或布滿在濾料表面上的顆粒間隙時，粉塵即被收集下來。由于初始濾料間隙遠超過粉塵粒徑，粉塵顆粒可以通過濾料纖維條間的空間，所以運行初期篩分作用很小。后期篩分作用就會顯著增大。

（3）攔截作用。當含塵氣體靠近濾料纖維條時，粒徑較小的粉塵顆粒隨氣流一起繞流，若粉塵粒徑大于塵粒中心到纖維邊緣的距離時塵粒因與纖維接觸而被攔截。

（4）擴散作用。擴散作用發生在粉塵粒徑較小的粉塵顆粒中，<0.2μm的亞微米顆粒在氣體的撞擊下而脫離流線，像氣體分子一樣作不規則的布朗運動，如果在運動過程中和纖維接觸，即可從氣流中分離出來，這種作用被稱為擴散作用。

通常上述幾種機理并不是同時有效，起主導作用的往往是一種機理或者是兩、三種機理的聯合作用。根據粉塵顆粒的性質、袋濾器結構特點及運行環境等實際情況的不同各種機理的重要性也不盡相同。

2.1 濾料使用初期的除塵機理

濾料使用初期的運行機理對于非織造布和織造布是不同的。非織造布與家用氣體凈化器相類似，粉塵顆粒不僅可以附著在纖維（條形）上形成粉塵初層，而且還可以進入濾料的內部空間。而織造布是粉塵顆粒首先在孔洞內連接形成粉塵初層，隨后增加收塵率；可以認為濾料運行初期起決定作用的運行機理是擴散、慣性碰撞和截留。運行初期的效率約為40%～85%。

2.2 濾料正常運行期的除塵機理

含塵氣流經過濾料后隨著進入濾料內部纖維空間逐漸變小，最后形成在濾料表層附著的粉塵層（簡稱為初層）。布袋除塵器粉塵顆粒主要依靠這個初層及隨后堆積起來的粉塵層起作用。

3 布袋除塵器的清灰方式

布袋除塵器使用過程中的關鍵流程是清灰再生，濾袋清灰是保證布袋除塵器持續使用的必要措施。除塵器清灰的基本要求是從濾料表面迅速、均勻地清理沉積的粉塵，同時又能保持合理的粉塵初層，并且不損傷濾袋以及動力消耗較少。清灰效果的優劣將直接影響除塵器的效率、阻力、濾料使用壽命和除塵系統運行的效益。

清灰方式根據機理的不同可分為氣相反吹和機械振動兩大類別。氣相反吹主要有反吹（吸）風、借助壓縮空氣進行脈沖噴吹等。機械振動清灰主要有機械振打與人工振動兩類。

3.1 氣相清灰方式

氣相清灰是用反吹氣體使濾袋瞬時變形將積灰剝離的清灰方法。氣相清灰通常有兩種形式：逆氣相清灰、脈沖清灰。與機械清灰方式相比氣相清灰具有清灰效果佳、處理風量范圍廣、對濾料折損小、運行平穩等優點。

（1）逆氣相清灰方式。逆氣相清灰是利用閥門來改變氣流流向從而與過濾氣流方向氣流對流達到清灰的目的。逆氣相清灰可分為反吸風和反吹風兩類。采用逆氣相清灰袋濾室內的氣體狀態較均衡，雖然清灰強度不大，但經過濾袋的動作也可取得理想的清灰效果。

（2）脈沖清灰方式。脈沖清灰按照噴吹氣源動力可分為低壓噴吹和低高壓噴吹兩大類。低壓脈沖采用低壓氣源供氣，壓力為0.06～0.07Mpa。高壓脈沖則由空壓機提供氣源，壓力為0.3～0.7Mpa；低壓噴吹是今年來新興的清灰技術。在脈沖噴吹過程中濾袋產生劇烈變形有利于粉塵顆粒脫落而達到清灰的目的。脈沖清灰的優點是：除塵效率高，處理風量范圍廣，濾袋在清灰過程中可以正常工作。

3.2 機械清灰方式

機械清灰是通過抖動、搖動和頻率較高、振幅較小的動作等方法實現清灰。采用這種清灰方式的布袋除塵器多通過人工或機械裝置周期性地敲打或振搖抖動機構，使濾袋產生多方向動作或快速振動使堆積在濾袋內壁上的粉塵層剝離下來從而達到清灰的目的。機械清灰由于濾袋經常受到機械力的作用而導致濾袋容易破損從而增加了換袋和維修的成本。目前該種清灰方式已逐漸被氣流反吹式清灰所替代。