由於粉體粒徑小、難以沉積,它們會在大氣中長(zhǎng)時間漂浮,因此在粉體(tǐ)生產和加工過程中不可避免地產生粉塵汙染。這些(xiē)微小的顆(kē)粒不僅容(róng)易被吸入人體,引發各種健(jiàn)康問題,而且如果涉及可燃性粉塵,還(hái)存在粉塵爆炸的風險。因此,在粉體生產和加工過程中(zhōng),引入有(yǒu)效的除塵設備變得非常必要。
除塵器通(tōng)過利用各種原理,如重力、慣性力、離心力、脈衝和靜電力等,可(kě)以(yǐ)有效(xiào)捕捉和清除工業煙氣中(zhōng)的粉塵顆粒。在工業上,除塵設備可以分為:機械除塵器(qì)、袋式除塵器、電除塵器以及濕式除塵(chén)器等多個(gè)類型。這些設備在不同情況下發揮著關(guān)鍵的作用,確保了(le)工業過程的環保性和(hé)健康安全。
一(yī)、機械除塵器
機械(xiè)力除塵器是利用(yòng)機械力(lì)(重力、慣性力、離心力)將塵粒從氣體(tǐ)中(zhōng)分離的裝(zhuāng)置,包括了重力除塵器、慣性除塵器和旋風除塵器等,這類除塵器的特點(diǎn)是結構簡單、造價低、維護方(fāng)便,但除塵效率並不是很高,往(wǎng)往用作多級除塵(chén)係統中的前級預除塵。
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重力除塵器
重(chóng)力除(chú)塵器,又稱重力沉降室。它是利用顆粒與氣體的密度差異,使顆粒在氣流中自然沉降,從而從氣流(liú)中分(fèn)離出來的除塵裝置。重力沉降(jiàng)室(shì)通常具有截麵較小的的進料端以及(jí)垂直或近乎垂直的筒狀結構,底部通常是一個錐形(xíng)的集塵室(shì)或灰鬥,用於收(shōu)集沉積的顆粒物。氣(qì)流從進料口進入時,由於截麵逐漸變大,氣流(liú)流速逐(zhú)漸降低,較(jiào)大顆粒的灰(huī)塵逐漸失去懸(xuán)浮狀態(tài),在重力(lì)和慣性力作用下(xià),有足夠的的(de)時間(jiān)與氣流分離,沉降到除塵器錐底部分,而氣體沿水平方向繼(jì)續前進,從而達到除(chú)塵的目的。
重力除塵器(qì)的(de)最突出優勢是壓(yā)力損失小,不需要要消耗過高的能量來維持氣流,但其除塵(chén)精度並不高,可捕捉40μm以上粉塵顆粒除塵效率在40%-50%之間(jiān),通常作為(wéi)一級除(chú)塵設備。
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慣性除塵器(qì)
慣性除塵器,也稱惰性分離器。通常內置擋板或導流葉片,在氣流流經(jīng)過程中,擋板或倒流葉片使得氣(qì)流突然改變方向或速度,但氣(qì)流中的顆粒物因其慣性不會(huì)立即適應新(xīn)的流動方向或速度,而是(shì)繼續沿原來的方(fāng)向(xiàng)運動,從而撞(zhuàng)擊到(dào)內部(bù)壁麵上(shàng),最終下落至集塵室(shì)被收集或清除。
慣性除塵器的結(jié)構多種多(duō)樣(yàng),大致(zhì)可以(yǐ)分為碰撞式和反轉(zhuǎn)式(shì)兩種,這些特(tè)殊(shū)的結構使其可用於高溫高濃度粉(fěn)塵場合(濃度大於100g/m3)。在除塵效果上,其(qí)阻(zǔ)力、除塵精度(dù)和除塵效率(lǜ)均介於重力(lì)除塵器與旋風除塵器之間,一般(bān)用於捕集15μm以上的顆(kē)粒(lì),除塵效率一般隨氣流速度在65%-75%之(zhī)間浮(fú)動。其最明顯的缺點在於顆粒的碰撞作用,會使得慣性除塵器(qì)磨損嚴重,同時對於粘結性和纖維性粉(fěn)塵,因存在堵塞和慣性力小等問題(tí),也不適合采用慣性除塵器。
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旋風(fēng)除塵器
旋風除塵器,又稱沙克龍除塵器(Shaker Dust Collector),是通過離心力將汙染物質和(hé)空氣分離的設(shè)備。它的設計原理獨特,但結構非常簡單(dān),由一個錐形(xíng)底的(de)立(lì)式筒體和(hé)進料管、出口管、氣閘、集塵室等部件組成。
含塵氣體通過進料口進人旋風除塵(chén)器後,沿(yán)筒壁自上而下作螺旋形旋轉運(yùn)動,粉塵顆粒在慣性離(lí)心力的作用下甩向外壁,在氣流(liú)和重力共同作用下沿壁麵向(xiàng)下(xià)落入集塵室中,當這股向下旋(xuán)轉的氣流到達錐(zhuī)體底部附近時,大部分粉塵已從氣流(liú)中除去,潔淨的氣流開始轉變方向沿軸心向上旋(xuán)轉運動通過出(chū)口管或排氣芯管排出。
旋風除塵器(qì)的結構簡單,因此不需要額外的動力設備(bèi)來驅動粉塵(chén)分離,製造、安裝的成本非常低,且筒體可選用耐磨耐熱的材料製造,後續幾乎不需要維護。可以說在其性能範圍內(nèi),旋風分離器是最便宜的除(chú)塵設備之一,對於10μm以上的粉塵顆粒,其除塵效率可達90%左右,但對(duì)於10μm以(yǐ)下更細小的顆粒,則會隨著上升氣流排出從出口管排出。
二、袋式除塵器
袋式除塵器是一種基於空(kōng)氣過濾技術和清灰技術的幹式濾(lǜ)塵裝置,過濾(lǜ)和清(qīng)灰兩個環(huán)節連續不斷(duàn)地(dì)交替進行組成了完整的除塵過程。其中過濾(lǜ)過程是指(zhǐ)進料口輸(shū)入含細小粉塵的氣(qì)流後,含有較細小粉塵的氣體會通過一個或多個采用(yòng)紡織的(de)濾布或非(fēi)紡織的氈製成的濾料袋,纖維織物的過濾作用(yòng)使粉塵被阻留,相對較幹淨的氣體則通(tōng)過濾袋縫隙排出。而清灰過程為了將袋子(zǐ)上(shàng)積(jī)累的顆粒物和(hé)粉塵清除,以維持其高效的除塵(chén)性能。常用的清灰方(fāng)式有機械清灰、逆(nì)氣流清灰、脈衝噴吹清灰三(sān)種(zhǒng)。
01
機械清灰
機械清灰(huī)是利用振動裝置來振動或擺動濾袋的框架,使得附著在濾袋(dài)上的灰塵和顆粒物得以脫落(luò)至集塵室中。機械清灰(huī)通常有三種不同的振動方式,水平振動依靠往複運動裝置來完成,垂直振動(dòng)可(kě)利用偏心輪裝(zhuāng)置振動濾袋框架或定(dìng)期提升濾袋(dài)框架,扭(niǔ)轉清灰則利用專門的機構定期地將濾袋(dài)扭轉一定角度,使(shǐ)濾袋變形而清灰。為了(le)提升清(qīng)灰效果,還可采用以上幾種方式(shì)複合(hé)的振動方式。一般來說,機械(xiè)清灰的效果與驅動裝置動力和框(kuàng)架結構有關,驅動裝置動力大,框架傳遞能(néng)量損失小,則機械清灰效(xiào)果好。
機械(xiè)清灰方式的特點是構造簡單,運轉(zhuǎn)可靠,但也(yě)存在著清灰強度較弱、振(zhèn)動分布不均、對濾袋損害較大等缺點,故目前僅用於采用紡織布濾袋的小型機組。同時進行機械清(qīng)灰時,為改善清灰效果,通常要求在(zài)停止過(guò)濾情況下進行振(zhèn)動(dòng),或者將整(zhěng)個除塵器分隔成若幹袋組(zǔ)或袋室,順次地逐室清灰,以保持除塵(chén)器的連續運轉。
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逆氣(qì)流清灰
逆氣流清灰,顧名思義是利用反向氣流來清(qīng)除附著在過濾袋上的灰(huī)塵和顆粒物,主要有反吹和反吸兩種方式,前者以正壓將氣流吹入濾袋,後者則是(shì)以負壓將氣流吸(xī)出(chū)濾袋。和機械清灰一樣(yàng),為了保證清(qīng)灰(huī)效果,逆氣流清灰也多采用(yòng)分室工作製(zhì)度,然(rán)後通過閥門自動(dòng)調節對每個分室裏麵的氣流(liú)進行反回流動。
與機(jī)械清灰相比,逆氣流清灰的清灰效果還要更弱,但對(duì)濾布的損傷要小得多(duō),並(bìng)且氣流分布相對均(jun1)勻。因此,對於柔軟的濾料,如玻璃纖維機織布濾布,通常更適(shì)合采用逆氣流清灰(huī)方式。
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脈衝(chōng)噴吹(chuī)清灰
脈衝噴吹清灰是一種外濾清灰的典型方式,通常在每排濾袋(dài)上方安裝(zhuāng)一根噴吹管,噴(pēn)吹管上接高速噴嘴和脈衝閥,壓縮空(kōng)氣(qì)經噴嘴高速噴射後(hòu),會帶著誘導(dǎo)空氣在很短(duǎn)的(de)時間內一起經文(wén)丘裏管(guǎn)噴入濾袋,使濾袋迅速膨脹(zhàng)收縮。在這個過程中,射流氣流產生的剝離力和濾袋(dài)縮回時形(xíng)成的反向加速度都有助於使粉塵迅速脫(tuō)落。
脈衝噴吹清灰的強度大,能實現粘附性強的粉塵脫落,同時可與過(guò)濾過程同時進行,是目前袋式除塵器最常(cháng)用的清灰方(fāng)式(shì),但脈(mò)衝(chōng)噴吹時,除塵濾袋瞬間變形很(hěn)大,產生應力(lì)很大,所以必須用抗張力(lì)強的濾袋。
袋式除塵(chén)器均采用篩分原理,運行穩定,結構簡單,同時除塵效率(lǜ)也很高,對於1μm的顆粒物,除塵效率都能達到99%,通常可用於精細除(chú)塵。但其應用範圍受濾料耐溫、耐腐蝕性能的限製, 對潮解、黏性粉塵的(de)清除(chú)效果也一般。
三、靜電(diàn)除塵器
靜電除塵器分離粉塵是基於氣體電離和電暈放電的原理。利用高壓直流電源產生的強電場使煙氣中含電負性氣體(如O₂、SO₂、Cl₂、NH₃、H₂O等)電(diàn)離,生成大量高速運動的負(fù)離子、正離子和自由電子,當含(hán)塵氣流通過電場區(qū)域時,粉塵顆粒與帶電粒子發(fā)生碰撞,從而實現粉塵荷電。在電(diàn)場力(lì)作(zuò)用下,荷電的(de)粉塵按照異極性相(xiàng)吸的規律,到達與其(qí)極性相反的電極上,當(dāng)電極附著的粉塵達到一定的厚度時,通過打擊電極板使其脫落至(zhì)集塵室中,達到清除煙(yān)氣中(zhōng)的煙塵、實現懸浮粉塵從(cóng)氣體(tǐ)中分離出來(lái)的目的。
靜(jìng)電除塵器在自動化程度上較(jiào)其(qí)他除塵設(shè)備有(yǒu)明顯的優勢,且初期的除塵效率能達到(dào)99%,能夠捕獲1μm以下的粉塵顆粒,可用於煙氣溫度高、壓力大的場合。但是靜電除塵器的設備一次投(tóu)資大、設(shè)備(bèi)結構複雜、運行維(wéi)護較為繁瑣,較常用於處理氣量大,對排放濃度要求較嚴格,又具備一定維護管理水平(píng)的大型企業。
四、濕式除(chú)塵器
濕(shī)式除塵器俗稱“水除塵器”,它是使含塵氣體與液體(一般為(wéi)水(shuǐ))密切接觸,利用水(shuǐ)滴和顆粒的慣(guàn)性碰撞或者利用水和粉塵(chén)的(de)充分混合作用及(jí)其他作用捕集顆粒或使(shǐ)顆粒增大或留於固定容器內達到水和粉塵分離效果的裝置。濕式除(chú)塵器(qì)的除塵過程也有多種方式,比如儲水式、噴淋式(shì)和壓水式等,目前較常采用水浴和噴灑兩種方式合二為一捕獲(huò)顆粒,水浴是(shì)指將含塵氣流通入一(yī)定高度的水槽(cáo)中,大部分粉塵顆粒將會被吸(xī)附在水裏,小(xiǎo)部分未被吸附(fù)的顆粒會隨(suí)著氣流會透過水麵自下而上流動,此時除塵器頂端的噴頭噴灑霧水,未被吸附的顆(kē)粒會與(yǔ)霧滴發生碰(pèng)撞從而被捕獲,一般來說,捕集效率取決於粒子的慣性及擴散程(chéng)度。
由於濕式除塵器依靠(kào)的(de)是液體的吸附和濕潤作用,因此(cǐ)特別適用於處理高濕粉塵以及易燃,易爆氣體。不僅兼具除塵、降溫、增濕的效果,還可以(yǐ)同步處理氣態汙染物(wù),對5μm以上的顆粒(lì)有極好的去除效果,除塵效率在95%以上。但對於疏水性粉塵效(xiào)果不佳,處理粘性煙塵時則易堵塞管(guǎn)道。
總結
為(wéi)了在實際生產過程中最大(dà)程(chéng)度降低能耗並實現出色的(de)過(guò)濾效果,選擇適(shì)合實際工況的除塵設備至關重要。針對(duì)不同(tóng)的汙染物和工業環境,可以考(kǎo)慮采用多種除塵器串聯組成(chéng)一套除塵係統,充(chōng)分利用各自的特點和優勢,從而(ér)實現從預除塵到精細除塵的全麵、高效氣體(tǐ)淨化過程,如先(xiān)利用機械除塵器可以降低後續使用的除塵器的負荷(hé),延(yán)長其壽命並降低能耗,再利用半精細和(hé)精細除塵器處理(lǐ)更小顆(kē)粒的汙染物,進一(yī)步淨化(huà)氣體,確保排放質量的最終達(dá)標。