由於粉體粒徑小、難以沉(chén)積,它們會(huì)在大氣中長時(shí)間漂浮,因此在粉體生產和加工過程中不可避免地(dì)產生粉塵汙染。這些(xiē)微小的顆粒不僅容易被吸入人體,引發各種健康(kāng)問題,而且如果涉及可燃性粉塵,還存(cún)在粉塵爆炸的風險。因此,在粉體生產和加工過程(chéng)中,引入有效的除塵設備(bèi)變得非常(cháng)必要。
除塵(chén)器通過利用各種原理,如重力、慣性(xìng)力、離心力、脈衝和靜電力等,可以有效捕捉和清除工業煙氣中的粉塵顆粒。在工業上,除塵設備可以分為:機械除塵器、袋式除塵器、電除(chú)塵器以及濕式除塵器等多個類型(xíng)。這些設備在不同情況下發揮著關鍵的作用,確保了工業(yè)過程的環保性和(hé)健康安全。
一、機械除塵器
機械力除塵器是利用機械力(重力、慣性力(lì)、離心力)將塵(chén)粒從氣體中(zhōng)分離的(de)裝置,包括了重力除塵器、慣性除塵器(qì)和旋(xuán)風除塵器等,這類除塵器的特點是結構(gòu)簡單、造價(jià)低、維護方便,但除塵效率並不是很高,往往用作多級除塵係統中的前級預除塵(chén)。
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重力除塵器
重力除塵器,又稱重力沉(chén)降(jiàng)室(shì)。它是利用(yòng)顆粒與氣體(tǐ)的密度(dù)差異,使顆粒在氣流中自然沉降,從而從氣流中分離出來的除塵裝置。重力沉降室通常具(jù)有截麵較小的的進料端以及垂直或近(jìn)乎垂直的筒狀(zhuàng)結構,底部通常是一個(gè)錐形(xíng)的集塵室或灰鬥,用於收集沉積的顆粒物。氣流從進料口進入時,由於截麵(miàn)逐漸(jiàn)變(biàn)大(dà),氣流流速逐漸降低,較大顆粒的灰塵逐漸失去懸浮狀態,在重(chóng)力和(hé)慣性力作用下,有足夠的的(de)時間與氣流(liú)分離,沉降到除塵器錐底部分,而氣體沿水平方向繼續(xù)前進,從而達到除塵的目的。
重力除塵(chén)器(qì)的最突(tū)出優勢是壓力損失小,不需要要消耗過高的能量來維持(chí)氣流,但其除塵精度並不(bú)高,可捕捉40μm以上粉塵顆粒除塵效率在40%-50%之(zhī)間,通常作為一級(jí)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(zhì)擋(dǎng)板或(huò)導流葉片,在氣流流經過程中,擋板(bǎn)或倒流葉片使(shǐ)得氣流突然改變方向或速度,但氣流(liú)中的顆粒物因其(qí)慣性不會立即適應新的流(liú)動方向或速度,而是繼續沿原來的方向運動,從而(ér)撞擊到內部壁麵(miàn)上,最終下落至集塵室被收集或清除。
慣性除塵器的結構多種多樣(yàng),大(dà)致可以分為碰撞式和反(fǎn)轉式兩種(zhǒng),這些特殊的(de)結構使其可用於高溫高濃度粉塵場合(濃(nóng)度(dù)大於100g/m3)。在(zài)除塵效果上(shàng),其阻力、除塵精度(dù)和除塵效率均介(jiè)於重力除塵器與旋風除塵器之間(jiān),一般用於(yú)捕集15μm以上的顆粒,除塵效率(lǜ)一般隨氣流速度在65%-75%之間浮動。其最明顯的缺點在於顆粒的碰(pèng)撞作用,會使得慣性除塵(chén)器磨損嚴重(chóng),同時對於粘結性和纖維性粉塵,因存在堵塞(sāi)和慣性力小等問題,也(yě)不適合采用慣性除塵器。
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旋(xuán)風除(chú)塵器
旋風除(chú)塵器,又稱沙克龍除塵器(Shaker Dust Collector),是通過(guò)離心力將汙染物質和空氣分離的設備。它的設計原理(lǐ)獨特,但結構非常簡單,由一個錐形(xíng)底的(de)立式筒體和進(jìn)料(liào)管、出口管(guǎn)、氣閘、集塵室等部件組(zǔ)成。
含塵氣(qì)體通過(guò)進料口進人旋(xuán)風除塵器後,沿筒壁自上而下作螺旋形(xíng)旋轉運動,粉塵顆粒(lì)在慣性離心力(lì)的作用下(xià)甩向外壁,在氣流和重(chóng)力共同(tóng)作用下沿壁麵向下落入集塵室中,當這股向下旋轉的氣流到達錐體底部附近時,大部分粉塵已(yǐ)從氣流中除(chú)去,潔淨的氣流(liú)開始轉變方向沿軸心向上旋轉運動通過出口管或排氣(qì)芯管排出。
旋風除塵器的結構簡單,因此不需要額外的動力設備來驅動粉塵分離,製(zhì)造、安裝的成本非常低,且筒體可選用耐磨耐熱的材料製(zhì)造,後(hòu)續幾乎不需要維護。可以說在其性能範圍內,旋(xuán)風分離器是最便宜的除塵設(shè)備之一,對於10μm以上的粉塵顆粒,其除塵效(xiào)率可達90%左右,但對於(yú)10μm以下更(gèng)細小的顆(kē)粒,則會隨(suí)著上升氣流排出從出口管排出。
二(èr)、袋式除(chú)塵器
袋式除(chú)塵器是一種基於空氣過濾技術和清灰技術的幹(gàn)式濾塵裝置,過濾和(hé)清灰兩個環節連續不斷地交替進(jìn)行組成(chéng)了完整(zhěng)的除塵過(guò)程。其中過濾過程是(shì)指進料口輸入(rù)含細小粉塵的氣流後,含(hán)有較細小粉塵的氣體會通過一個或多(duō)個采用紡織的濾布(bù)或非紡織的氈製成的濾料袋,纖維織物的過濾作用使粉塵被阻留,相對較(jiào)幹淨的氣體則通過濾(lǜ)袋縫隙排出。而清灰過程為了將袋子上積累的顆粒物和粉塵清除,以維持其高效的除塵性(xìng)能。常用(yòng)的清灰方式有機(jī)械清灰、逆氣流清灰、脈衝噴吹清灰三種。
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機械(xiè)清灰
機械清灰是利用振動裝(zhuāng)置來振動或擺動濾袋的框架(jià),使得附著在濾袋(dài)上的灰塵和顆粒物得以脫落至(zhì)集塵(chén)室中(zhōng)。機械清灰通常有(yǒu)三種不同的振動方式,水平振動依靠(kào)往複運動裝置來完成,垂直振動可利(lì)用偏心輪裝置振動濾袋框架或定期提升濾袋(dài)框架,扭(niǔ)轉清灰則利用(yòng)專門的機構定期地將濾袋扭轉一定角度,使濾袋變形(xíng)而清灰。為(wéi)了提升清灰效果,還可采用以上幾種方式複合的振動方式(shì)。一般來(lái)說,機械清灰的效果與驅動裝(zhuāng)置動力和框架結(jié)構有關,驅動裝置動力大,框(kuàng)架傳遞能量損失小,則機械清灰效果好。
機械清灰方式的特點是構(gòu)造簡單,運轉可靠,但也存在著清灰強度較弱、振動分布不均、對濾袋損害較大等缺點,故目前僅用(yòng)於采用紡織布濾袋的小型機組。同時進行機械清灰(huī)時,為改善清灰效果,通常要求在停止過濾情況下進行振動(dòng),或者將整個除(chú)塵器分隔成若幹袋組或袋室,順次地(dì)逐室清灰,以保持除塵器的連(lián)續運轉。
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逆(nì)氣流清灰
逆氣流(liú)清灰,顧名思義是利用反向氣流來清除附著在過濾袋上的灰塵(chén)和顆(kē)粒物,主要有反吹和反吸兩種方式(shì),前者以正壓將氣流吹入濾袋(dài),後者則(zé)是以負壓將氣流吸出濾袋。和機械清灰一樣,為了保證清灰效果(guǒ),逆(nì)氣流清灰也多(duō)采(cǎi)用分(fèn)室工作製度,然後通過閥門(mén)自動調節對每個分室(shì)裏麵的氣流進行反回流動。
與(yǔ)機械清灰(huī)相比,逆氣流清(qīng)灰的清灰(huī)效果還要(yào)更弱,但對濾布的損傷(shāng)要小得多,並且氣流分布(bù)相對均勻。因此,對於柔(róu)軟的濾料,如玻璃纖維機織布濾布,通(tōng)常更適合采(cǎi)用逆氣流清灰方式。
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脈衝噴吹清灰
脈衝噴吹清灰是一種外濾清灰的典(diǎn)型方式,通常(cháng)在每排濾袋上(shàng)方安裝一根噴吹管,噴吹管(guǎn)上接高速噴嘴和脈衝閥,壓縮空氣經噴嘴高(gāo)速噴射後,會帶著誘導空(kōng)氣在很短的時間內一起經文丘裏管噴入濾(lǜ)袋,使(shǐ)濾袋迅速膨脹收縮。在這個過(guò)程中,射流氣(qì)流產生的剝離力和濾袋縮(suō)回(huí)時形成的反向加(jiā)速度都(dōu)有助於使粉塵迅速(sù)脫落。
脈衝噴吹清灰的強度大,能實現(xiàn)粘附性強的(de)粉塵脫落,同時可與過濾過程同時進行,是目前袋式除塵器最常用的(de)清灰方式,但脈衝噴吹時,除塵濾袋瞬間變形(xíng)很大,產生(shēng)應力很大,所以必須用抗張力強的濾袋。
袋式除塵(chén)器均采用(yòng)篩分原理,運行穩定,結構簡單,同(tóng)時除塵效率也很高,對於1μm的顆粒物,除塵(chén)效率都能達到99%,通常可用(yòng)於精細除塵。但(dàn)其應用範圍受濾料耐(nài)溫、耐腐蝕性能的限(xiàn)製, 對潮解(jiě)、黏性粉塵(chén)的清除效果也一般。
三、靜電(diàn)除(chú)塵器
靜電除塵器分離粉塵是基於(yú)氣體電離和電暈放電(diàn)的原理(lǐ)。利用高壓直流電源產(chǎn)生的強電場使煙氣中(zhōng)含電負(fù)性氣體(如O₂、SO₂、Cl₂、NH₃、H₂O等)電離,生成(chéng)大量高速運(yùn)動的負離子、正離子和自由電子,當含塵氣流通過電場區域時(shí),粉塵顆粒與帶(dài)電粒子發生碰撞,從而實現粉塵荷電。在電場力作用下,荷電的(de)粉塵按照異極性相吸的規律,到達與其(qí)極性相反的電極上,當電極附著的粉塵達(dá)到(dào)一定的厚度時,通過(guò)打擊(jī)電極板使其脫落至集塵室(shì)中,達到清除煙氣(qì)中的煙塵、實現懸浮粉塵從氣(qì)體(tǐ)中分離出(chū)來的目(mù)的。
靜電(diàn)除塵器在自動化程度上較其他除塵設備有明顯的優勢,且初期的除塵效率能達到99%,能夠捕獲1μm以下的粉塵顆粒,可用於煙氣溫度高(gāo)、壓(yā)力大的場合。但是靜電除塵器的設備(bèi)一次投資大、設備結構複雜、運行維護較(jiào)為繁瑣,較常用於處(chù)理(lǐ)氣量大,對排放(fàng)濃度要求較嚴格,又具備一定維護管理水平的大(dà)型企業。
四、濕式除塵器
濕式除塵器俗稱“水除(chú)塵器”,它是(shì)使含塵氣體與液(yè)體(一般為水(shuǐ))密切接觸,利用水滴和顆粒的慣性碰撞或者利用水和粉塵的充分混合作用(yòng)及其他作用捕集顆粒或(huò)使顆(kē)粒增大或留於固定容器內達到水和(hé)粉塵分離效果的裝(zhuāng)置。濕式除塵器的除塵過程也有多種(zhǒng)方式,比如儲水式、噴淋式和壓水式等,目前較常采(cǎi)用水(shuǐ)浴(yù)和噴灑(sǎ)兩種方式合(hé)二為一捕獲顆粒,水浴是指將含塵氣流通入一定高度的水槽中,大部分粉(fěn)塵顆粒將會被吸附在水裏,小部分未被吸附的顆粒會隨著氣流(liú)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度。
由於濕式(shì)除塵器依靠(kào)的是液體的吸附和濕潤作(zuò)用,因此特別適用於處理高濕粉(fěn)塵以及(jí)易燃,易(yì)爆氣體。不僅兼具除塵、降溫、增(zēng)濕的效(xiào)果(guǒ),還可以同步處理氣態汙染物(wù),對(duì)5μm以上的顆(kē)粒有極好的去除效果,除塵效率在95%以上。但對於疏水性粉塵效果不佳,處理粘性煙塵時則易堵塞(sāi)管道。
總結(jié)
為了在實際(jì)生產過程中最大程度降低能耗並實現出色的過濾效果,選擇適合實際工況的除(chú)塵設備至關重要。針對不同的汙染物和工業環境,可以(yǐ)考慮采用多種除塵器串(chuàn)聯組成一套除塵係統,充分利用各自的特點和優勢,從而實現從預除塵到(dào)精細除塵的全麵、高效氣體淨化過程,如先(xiān)利用機械(xiè)除塵器可以降低後續(xù)使用的除塵(chén)器的負荷(hé),延長其壽命並降低能耗,再利用半精細和(hé)精細(xì)除(chú)塵器處理更小顆粒的汙(wū)染物,進一步(bù)淨化氣體,確保排放質量的最終(zhōng)達標。