影响袋式除尘器全有效生命周期的技术分析

雷 洪

（湖南有色冶金劳动保护研究院，湖南长沙 410014）

影响袋式除尘器全有效生命周期的技术分析

雷 洪

（湖南有色冶金劳动保护研究院，湖南长沙 410014）

袋式除尘器已广泛应用于工业收尘净化领域，文章提出了袋式除尘器全有效生命周期技术相关性评估模式，在此基础上探讨分析了影响袋式除尘器高效、连续运行的技术参数和技术措施，为袋式除尘能在实际应用过程中保障其高效率、低能耗，且长期稳定运行提供参考。

袋式除尘器；全有效生命周期；评估模式；技术参数

袋式除尘器是一种干式滤尘装置，依靠编织的或毡织无纺布的纤维滤料做成滤袋，然后在滤袋表面形成初始粉尘层来共同实现分离含尘气体中的粉尘，适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘，主要适用于工业收尘、气体净化和有价粉料的回收。

袋式除尘器虽然已广泛应用于钢铁、水泥、电力、有色金属冶炼、垃圾焚烧、铁合金、化工、医药等诸多行业，同时与其它类型除尘设备相比，袋式除尘可执行更严格的排放标准，可稳定地运行，无二次污染，因此目前国内外袋式除尘的应用台数比高达80%以上。然而如何评估已广泛应用的袋式除尘器的综合效果，如何在设计、运行管理中从技术上去保障袋式除尘器的长周期运行，同时最大化地发挥袋式除尘器的性能优势，这些一直是从事袋式除尘器设计研究和运行维护工程技术人员探讨关注的问题。

1 袋式除尘器全有效生命周期相关模式的建立

针对袋式除尘器存在的技术问题，要使袋式除尘器能高效率、长周期，稳定地发挥效益，研究提出了袋式除尘器的有效生命周期技术性相关评估模式，见下式：

式中S为全有效生命周期内年度费用投入额；Az为袋式除尘器及配套系统的初投资额；n为袋式除尘器的有效服务运行年度数；W为袋式除尘器及系统的年度运行维护费；Xs为袋式除尘系统在生命周期中每年的直接经济收入额。

从评估模式分析可知，当S等于零时，这表明袋式除尘器系统的投资回报期已到，从而可计算出该系统的投资回报年限。按国际惯例袋式除尘器的高效生命周期应在8～12 a间，评估模式中各因素与袋式除尘器的技术参数及技术措施经分析其相关度见表1。

表1 各因素与袋式除尘器的技术参数及技术措施经分析其相关度

由表1分析可知，袋式除尘器的滤料选择和应用、清灰方法及执行机构、过滤参数的合理选用以及设备本体的防腐、保温等是直接影响到袋式除尘器的全有效生命周期的主要因素。

2 袋式除尘器主要技术参数和技术措施的优化分析

2.1 过滤材质的优化选择

过滤材质的选择是关系袋式除尘器运行的重要因素之一，过滤材质是过滤的核心，在常温过滤技术中，涤纶类滤料是主要应用的材质，上世纪70年代，以208涤纶布为主要产品的过滤布得到了广泛的应用，随着技术的发展相继开发出无纺涤纶布，典型产品有729工业滤料，这些滤料的应用虽然得到了大面积应用，但都存在粉尘剥离性差、应用寿命不长等缺点，为此国内开发出了涤纶长纤维双面反织过滤布（F729），且圆筒型织法，这种工业滤料有效延长了布袋寿命，提高了清灰剥离能力，目前是常温过滤技术中最实用的滤料，它将有效改善收尘设施的运行状况，降低收尘系统的运行阻力，提高袋式除尘器的运行效益。

在袋式除尘器的高温应用领域，对滤料的应用要求更加严格，不但要求纤维材料耐高温，同时要求耐腐蚀性气体，目前在国内加工生产的高温材料有：诺梅克斯纤维、PTPE纤维、PPS纤维等，由于原料大多为进口，使用范围有限。近些年国内开发出玻纤连续布、玻纤膨体纱、玻纤针刺毡等滤料，使得高温净化用袋式除尘器取得了长足的发展。在滤料的超高净化方面，以聚四氟乙烯覆膜技术而生产的各种工况条件滤料也得到较好的应用，为实现更严格的环保标准打下了技术的基础。

2.2 清灰方法和清灰机构

清灰方法是袋式除尘器能否连续、正常、低能耗运行的关键因素，也就是说袋式除尘器过滤到一定负荷后，必须通过清灰措施来达到布袋再生的效果。袋式除尘器的清灰方法，从动力角度分类：有人工敲打、机械振打、反吹风喷吹、脉冲气流喷吹，以及两种以上动力型式的联合清灰。这些动力型式确定后就必须配置相应的清灰机构，机械振打配有振动电机，滤袋吊架。反吹风喷吹设有反吹风机，过滤风和反吹风转化阀。脉冲清灰机构配有脉冲阀，喷吹管等。为了提高滤袋的清灰效果，达到适宜的清灰作用，尽量减小清灰对滤袋的损伤，对除尘器的清灰制度进行的分类设置，即二状态法、三状态法、四状态法。滤袋的工作状态是表明滤袋除尘器进行单元划分后，各单元滤袋在连续运行中所处的压力变化状态，应用过滤时滤袋室内一般为负压状态，含尘气流通过滤袋时，粉尘被过滤下来，干净面滤袋负压比迎尘面负压要高，且压差随着过滤进行而不断增大，当达到一定允许压差值后就必须进行清灰，这时让滤袋室处于零压下清灰，滤袋室从负压到零压的变化会使滤袋变形，出现大块粉尘体剥落，随后面反向正压气流进行清灰状态，这样对动力清灰的强度要求会低。正压气流作用后再让滤袋室处一定时间零压，有利于正压作用清下来的灰尘充分沉降到灰斗，减小再吸附造成的过滤负荷，然后恢复负压进入下一周期过滤，这就是状态清灰技术的过程和作用，它能有效提高袋式除尘器的清灰效果，延长布袋的使用周期，减小粉尘透过率。

清灰方法确定后，目前影响袋式除尘器清灰效果的主要问题是清灰机构的稳定性，反吹风清灰转换阀的动作执行中气动比电动要可靠，脉冲清灰中脉冲阀的可靠性有待提高，这些清灰机构执行部件必须应用可靠的产品，加强定期的维护和保养，以确保清灰方法的有效执行，才能达到袋式除尘高效运行的要求。

2.3 经济过滤风速

近年来，在环境保护标准要求愈来愈严格的情况下，设计研究应用袋式除尘器时，合理的选定除尘器的过滤风速也变得十分重要，正确的选择过滤风速，对保障袋式除尘器的全有效生命周期具有重要作用，过滤风速偏高虽然初投资可降低，但运行中维护管理费用、排放浓度、滤袋寿命都会受到影响，为此应运行“经济过滤风速”来进行袋式除尘器的设计。

经济过滤风速的选定非常重要，过滤风速选择偏低或偏高都有自己的优点和缺点。过滤风速偏低时，可以提高除尘效率，增强清灰能力，延长清灰周期，从而延长滤袋使用寿命。但是，过滤风速选择偏低，就需要相应地增加除尘器的过滤面积和体积，由此将会带来设备的占地面积亦相应加大、投资增加的问题；过滤风速偏高时，可以减小过滤面积和体积，降低占地面积，降低投资。但是过滤风速偏高，会影响除尘效率，增加清灰难度，过滤阻力增大，降低滤袋使用寿命，带来运行和维护费用增加的问题。实际上，选择风速是一项较复杂的工作，孤立地看待上述优点和缺点是远远不够的，它与粉尘性质、含尘气体的初始浓度、滤料种类、清灰方式有着密切的关系。而正确选择过滤风速的关键，首先在于弄清粉尘及含尘气体的性质；其次还要正确理解和认识过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰性能三者之间的关系。

首先，对于粉尘及含尘气体的性质应该掌握以下几点：

1.要弄清粉尘的粒径分布。它是由不同粒径的粒子组成的集合体，单纯用平均粒径来表征这种集合体是不够的。

2.要弄清粉尘的粘性。对布袋除尘器，粘性的影响更为突出，因为除尘效率及过滤阻力在很大程度上取决于从滤料上清除粉尘的能力。

3.应弄清粉尘的容重或堆积比重，即单位体积的粉尘重量。其中的单位体积包括尘粒本身体积、尘粒表面吸附的空气体积、尘粒本身的微孔、尘粒之间的空隙。弄清粉尘的容重，对通风除尘具有重要意义，因为它与粉尘的清灰性能有密切的联系。

4.应弄清含尘气体的物理、化学性质，如温度、含湿量、化学成分及性质。

其次，对于过滤风速与除尘效率、过滤阻力、清灰能力三者之间的关系，可以从下述三方面进行分析：

1.除尘效率方面。从除尘机理上，有惯性效应（包括碰撞、拦截）和扩散效应。对粉尘粒径而言，粒径为1μm以下的微尘，借助扩散效应能有效地捕集，适当降低过滤风速可以提高除尘效率；粒径5～15μm以内的粉尘，借助惯性效应能有效地捕集，提高过滤风速可以提高除尘效率。

2.过滤阻力方面。过滤风速的增减与过滤阻力的增减并不成正比，如果简单地降低过滤风速的办法来达到降低过滤阻力从而降低运行的费用是错误的，因为过滤阻力的变化率较过滤风速的变化率小。

3.清灰性能方面。粉尘的清灰性能与粉尘的性质，即粘性、粒度、容重有极大的关系。粉尘的粘性大、粒度大、容重小，清灰困难，过滤风速应取低一些，反之可取高一些。对某一确定的布袋除尘器，粉尘的清灰性能主要取决于粉尘及其含尘气体的性质，并不是所有份的粉尘，只要过滤风速取低些，就可增强清灰能力。此外，在滤料确定情况下，降低过滤风速可以延长清灰周期，但是滤袋的寿命并不完全取决于清灰周期。因为当确定了某个过滤风速时，滤袋的不同地方过滤风速相差悬殊。

通过上述分析和大量应用调查评估，可以认为对于冶金炉窑这类具挥发性气体和微细粉尘的场所，其经济过滤风速应在0.6～0.8 m／min之间比较适宜，而对于一般冷态的工业粉尘处理系统，其经济过滤风速应小于1.0 m／min。

2.4 袋式除尘器的防腐和保温

袋式除尘器在处理高温及多相气态污染物时，由于除尘器本体材质的因素，为有效延长袋式除尘器的服务年限，就必须对袋式除尘器本体进行防腐和保温处理。

防腐包括本体内衬防腐和外部防腐，内衬防腐应根据不同部位、不同介质合理选择防腐材质，如高温区，其防腐衬里使用材料为耐高温玻璃鳞片树脂ATF－6200，低温区则使用ATF－3200树脂，厚度为2 mm以上。对于外部防腐应定期进行除锈涂刷防锈漆。

除尘器保温处理是针对酸性气体和高温含湿气体，由于除尘器本体外表面积较大，高温气体经过后，会使烟气温度出现一定幅度下降，极易出现酸露点，产生结露现象，从而影响袋式除尘器的正常使用。

3 结束语

通过对袋式除尘器全有效生命周期技术性相关模式的研究，袋式除尘器的应用必须在相关技术参数和技术措施的保障下才能达到效益最大化，有效生命周期才能延长。从最初投资角度分析，有效的技术措施必须得以保障，否则将造成袋式除尘器的维护运行费上升，从而造成有效生命周期内总的投入居高，这是非常不利的。研究中主要是针对全有效生命周期状况下的技术参数作定性分析。为正确设计和运用好袋式除尘器，应加强袋式除尘器全有效生命周期的分析评估，从而提高袋式除尘器的综合运行能力，这对进一步拓宽袋式除尘的应用领域，充分发挥袋式除尘器在环境保护方面的作用将具有十分重要的意义。

［1］ 谭天佑，梁凤珍.工业通风除尘技术［M］.北京：中国建筑工业出版社，1984.

［2］ 北京有色冶金设计研究总院.重有色金属冶炼设计手册［M］.北京：冶金工业出版社，1996.

［3］ 马文斗.空气污染控制工程［M］.北京：冶金工业出版社，1994.

［4］ 刘荣毅.布袋除尘系统设计中的两个问题［J］.建筑热能通风空调，2001，（2）：13－16.

The Technology Analysis of Influence on the Effective Life Cycle of Bag Filter

LEIHong

（Hunan Labor Protection Institute of NonferrousMetals，Changsha 410014，China）

The bag filter has been widely used in the field of industrial dust purification.This paper presents the technological relevance evaluationmodel of bag filter in the effective life cycle.On this basis，itanalyzes the impactof bag filter efficiency，continuous operation of the technical parameters and technicalmeasures.It provides the reference for bag filter，which can be in the actual application process to ensure the high efficiency，low energy consumption，and stable operation.

bag filter；the effective life cycle；evaluation model；technical parameters

X701.7

A

1003－5540（2013）06－0053－04

2013－10－29

雷洪（1975－），男，工程师，主要从事环境工程、暖通研究工作。