由於粉(fěn)體粒徑小(xiǎo)、難以沉積,它們會在大氣中(zhōng)長(zhǎng)時(shí)間漂浮,因此在粉體生產和加工過程中不可避免地產生粉塵汙染。這(zhè)些微小的顆粒(lì)不僅容(róng)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,還存在粉(fěn)塵爆炸的風險。因此,在粉體生產和加工過程中(zhōng),引入有效的(de)除塵設備變得非常必要。
除塵器通過利用各種原理,如重力、慣性力、離心力、脈衝和靜電(diàn)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(chén)器、電除(chú)塵器以及濕式除塵器等多個類型。這些設備在不同(tóng)情況下發揮著(zhe)關鍵的作(zuò)用,確(què)保(bǎo)了工業過程的環保性和健康安(ān)全。
一、機械(xiè)除塵器
機械力除塵器是利用機械力(重力、慣性力、離心力)將塵粒從氣體中分離的裝置,包括了重力除塵器、慣性(xìng)除塵器和旋風除(chú)塵器等,這類除塵器的特點是結構簡單、造價低、維護方便,但(dàn)除(chú)塵效率(lǜ)並不是很高,往往用作多級除塵係統中的前級預除塵。
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重力除(chú)塵器
重力除塵器,又稱重力沉降室。它是利(lì)用顆粒與氣體的密度差異,使顆粒在氣流中自然沉降,從而(ér)從(cóng)氣流中分離出來的除(chú)塵裝置。重力沉降室通常(cháng)具有截麵較小的(de)的進料端以及垂直或近乎垂直的筒狀結構,底部通常是一個錐形的集塵室或灰鬥,用於收集沉積的顆粒物。氣流從進料口進(jìn)入時,由於截麵逐漸變大,氣流(liú)流速(sù)逐漸降低,較大顆粒的灰塵逐漸(jiàn)失去懸浮狀態,在(zài)重力(lì)和慣性力作用下,有足夠的的時間與氣流(liú)分離,沉降到除塵器錐底部分,而氣體(tǐ)沿水平方向繼續(xù)前進,從而達到除塵的目的。
重力除塵器的最突出優勢是壓力損失小,不需要要消耗過高的能量來維持氣流,但(dàn)其除(chú)塵精度並不高,可捕捉40μm以上(shàng)粉(fěn)塵顆(kē)粒除塵效(xiào)率(lǜ)在40%-50%之間,通常(cháng)作為(wéi)一級除塵設備。
02
慣性(xìng)除塵器
慣性除(chú)塵器,也稱惰性分離器。通常內置擋板或導流(liú)葉片,在氣流流經過程(chéng)中,擋板或倒流葉片使得氣流突然(rán)改變方向或速度,但氣流中的(de)顆粒物因其慣性不(bú)會立即適(shì)應(yīng)新(xīn)的流動方向或速度,而是(shì)繼續沿原來的方向運動(dòng),從而撞擊到(dào)內部壁麵上,最終下落至集塵室(shì)被收集或清除。
慣性除塵(chén)器的結(jié)構多種多樣,大致可以分為碰撞式和反轉式兩種,這些特殊的結構使其可(kě)用於高溫高濃度粉塵場合(濃度大於100g/m3)。在除塵效果上,其(qí)阻力、除塵(chén)精度和除塵效率均介於重力除塵器與旋風除塵器之間,一般用於捕(bǔ)集15μm以上的顆粒,除塵效率一般隨氣流速度在(zài)65%-75%之間浮(fú)動。其最明顯的缺點在於顆粒的碰撞作(zuò)用,會使得慣性除塵器磨損嚴重(chóng),同時對於粘結性和纖(xiān)維性粉塵,因存在堵塞和慣性力小等問(wèn)題,也不適合采用慣性除塵器。
03
旋風除塵器
旋風除塵器,又(yòu)稱沙克龍除塵器(Shaker Dust Collector),是(shì)通過離(lí)心力將汙(wū)染物質和空氣分離的設(shè)備。它的設計原理獨特,但結(jié)構非常簡單,由一個錐形底的立式筒(tǒng)體和(hé)進料(liào)管、出口管、氣閘、集塵室(shì)等部(bù)件組成。
含塵氣體通(tōng)過進料口進人旋風除塵器後,沿(yán)筒壁自上而下作螺(luó)旋形旋轉運動,粉塵顆粒在慣性離心力的作用下甩向外壁,在氣流和重力共同作用下沿壁麵向下落入集塵室中,當這股向下旋轉的(de)氣流到達錐體底部附(fù)近時,大部分粉塵已從氣流中除去,潔淨的氣(qì)流開始轉變方向沿(yán)軸(zhóu)心向上旋轉運動通過(guò)出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來驅動粉塵(chén)分離,製造(zào)、安裝(zhuāng)的成本非常低,且筒體可選用耐磨耐熱的材料製(zhì)造,後續(xù)幾乎不需要(yào)維護。可以說在(zài)其性能範圍內,旋風分(fèn)離器是最便宜(yí)的除塵設(shè)備之(zhī)一,對於10μm以上(shàng)的粉塵(chén)顆粒,其除塵效率可達(dá)90%左右(yòu),但對於10μm以下更細小的顆粒,則(zé)會(huì)隨(suí)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塵(chén)裝置,過濾和清灰兩個環節連續不斷地交替(tì)進行組成了完整的(de)除塵過程。其中過濾過(guò)程是(shì)指進料口輸入含(hán)細小粉塵(chén)的氣流後,含有較細小粉塵的氣體會通過一個或多(duō)個采用紡織的濾(lǜ)布或(huò)非紡織的氈製成的濾料袋,纖(xiān)維織物的過濾作用使粉塵被阻留,相對較(jiào)幹淨的氣(qì)體則通過濾(lǜ)袋縫隙排出。而清灰(huī)過程(chéng)為了將袋子上積累的顆粒物和粉塵(chén)清除,以維持其高效的除塵性能。常用的(de)清灰方式有機(jī)械清灰、逆(nì)氣流清灰、脈衝噴吹清(qīng)灰(huī)三(sān)種。
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機械清灰
機(jī)械清灰是利用振動裝置來振動或擺(bǎi)動濾袋的框架,使得附著在濾袋上的灰塵和顆粒物得以脫落至集塵(chén)室中。機械(xiè)清灰通常有三種不同的振動方(fāng)式,水平振動依靠往複運動裝置來完成,垂直振動可利用偏心輪裝置振動濾袋框架或定期提升濾袋框架,扭轉清灰則利用專門的機構定期地將濾袋扭轉一定角度,使濾袋變形而清灰。為了提升清灰效果,還(hái)可采用以上幾種方式複合的振動(dòng)方式。一般來說,機械清灰的效果與驅動裝置動力和框架結構有關,驅動裝(zhuāng)置動力大,框架傳遞能量損失小,則機械(xiè)清灰效果好。
機械清灰方(fāng)式的特點(diǎn)是構造簡單,運轉可靠,但也存在著清灰強(qiáng)度較弱、振動分(fèn)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(xíng)機組。同時進行機械清灰時,為改善清灰效果,通常要求在停(tíng)止過濾情況下(xià)進行振動(dòng),或者將整(zhěng)個除塵器分隔成若幹袋組或袋室(shì),順次地逐室清灰,以保持除塵器的連續運轉。
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逆氣流(liú)清灰
逆氣流清灰,顧名思義(yì)是利用反向氣流(liú)來清除(chú)附著在過濾袋上(shàng)的灰塵和顆粒物,主要有反吹和反吸兩(liǎng)種方式,前者以正壓將氣流吹入濾(lǜ)袋,後者則是以負壓將氣流吸(xī)出濾袋。和機械清灰一(yī)樣,為了保證清灰效果,逆氣流清灰也多采用分(fèn)室(shì)工作製度,然後通過閥門自動調節對每個(gè)分室裏麵的(de)氣流進行(háng)反回流動。
與機(jī)械清灰相比,逆氣(qì)流清灰的清灰效果還要更弱,但對濾布的損傷要小得(dé)多(duō),並且(qiě)氣(qì)流分布相對均勻。因此,對於柔軟的濾料,如玻璃纖維機織布濾布,通常更適合采用逆氣流清灰方式。
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脈衝噴吹清(qīng)灰(huī)
脈衝噴吹清灰是(shì)一種外濾清灰的典型方(fāng)式,通常在(zài)每排濾袋上(shàng)方安裝一根噴吹管,噴吹管上接高速噴嘴和脈衝閥,壓縮空氣(qì)經噴嘴高速噴射後,會帶著誘導空氣在(zài)很短的時間內一起經文丘裏管噴入濾袋,使濾袋迅速膨脹收縮。在這個過程中,射流氣流產生的剝離力和濾袋縮(suō)回時形成(chéng)的反向加速度(dù)都(dōu)有助於使粉塵迅速脫(tuō)落。
脈衝噴吹清灰的強度(dù)大,能實現粘附性強的粉塵脫落(luò),同時可與過濾過程(chéng)同(tóng)時進行,是目前袋式除塵(chén)器最常(cháng)用的清灰方式,但脈衝噴吹時,除塵濾袋瞬(shùn)間變(biàn)形很大,產生應力很大,所以必須用抗張(zhāng)力強的(de)濾袋。
袋式除塵器均采用篩分(fèn)原理,運行穩定,結構簡單,同時(shí)除塵效率也很高,對於(yú)1μm的顆粒物,除塵效率都能達到99%,通常可用(yòng)於(yú)精細除塵。但(dàn)其應用範圍受濾料耐溫、耐腐蝕(shí)性能的限製, 對潮解、黏性粉塵的清除效果(guǒ)也(yě)一般。
三、靜電除塵器
靜電除塵器(qì)分離粉塵是基於氣(qì)體電離和(hé)電暈放(fàng)電的原理。利用高壓直流(liú)電(diàn)源產生的強電場使煙氣中含電(diàn)負性(xìng)氣體(如O₂、SO₂、Cl₂、NH₃、H₂O等)電離,生(shēng)成大量高速運動的負(fù)離子、正離子和自由電子,當含塵氣流通過電場區域時(shí),粉塵顆粒與帶電粒子發生碰撞,從而實現粉塵荷電。在電場力作(zuò)用下,荷(hé)電的粉塵按照(zhào)異極性相吸的規律,到達與其極性相(xiàng)反(fǎn)的電極(jí)上,當電(diàn)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(luò)至集塵室中,達到清除煙氣中(zhōng)的煙塵、實現懸浮粉塵從(cóng)氣體中分(fèn)離出來的目的。
靜電除(chú)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(bǔ)獲1μm以下的粉塵顆粒,可用於煙氣(qì)溫度高、壓力大的(de)場合。但是靜電除塵器的設備一次投資大、設備結構複雜、運行維(wéi)護較為繁(fán)瑣,較常用於(yú)處理氣量(liàng)大,對排放濃度要求(qiú)較嚴格,又具備一定維護管理水平的大型企業。
四、濕式除塵器
濕式(shì)除塵器俗稱“水除塵器”,它是使含塵氣體與液體(一般(bān)為水)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及其他作用捕集顆粒或使(shǐ)顆粒增大或留於固定容(róng)器內達到水和粉(fěn)塵分離效(xiào)果(guǒ)的裝(zhuāng)置(zhì)。濕式除塵器的除塵過程(chéng)也有多種(zhǒng)方式,比如儲水式、噴淋式(shì)和壓水式等,目前(qián)較常采用水(shuǐ)浴和噴灑兩(liǎng)種方式合二為一捕獲顆粒,水浴是指將含(hán)塵氣流通入一定高度的(de)水(shuǐ)槽中,大部分粉塵顆粒(lì)將會被吸附在水裏,小部分未被吸附(fù)的顆粒會隨著氣流會透過水(shuǐ)麵自下而上流動,此時除塵器(qì)頂端的噴頭噴(pēn)灑霧水,未被吸附的顆粒會與霧滴發生碰撞從而被捕獲,一般來說,捕集(jí)效率取決於粒子的慣性及擴散程度(dù)。
由於濕式除塵器依靠的是液體的吸附和濕潤作用,因此特別適用於處理高濕粉塵以及易燃,易爆氣體。不僅(jǐn)兼具除塵(chén)、降溫、增(zēng)濕的效果,還可(kě)以同(tóng)步處理氣態汙染物,對(duì)5μm以上的(de)顆粒有極好的去除效果,除(chú)塵效率(lǜ)在95%以(yǐ)上。但對於疏水性(xìng)粉塵效果(guǒ)不佳,處(chù)理粘性煙塵時則易堵塞管(guǎn)道。
總結
為了在實際生產(chǎn)過程中最(zuì)大程度(dù)降低(dī)能耗並實現出色(sè)的過濾效果,選(xuǎn)擇適合(hé)實際工況的除塵(chén)設備至關重要。針對不同的汙染(rǎn)物和工業環(huán)境,可以考慮采用多種除塵器串聯組成一套除塵係統,充分利用(yòng)各自的特(tè)點和優勢,從而實現(xiàn)從預除塵到精(jīng)細除塵的全麵、高效(xiào)氣體淨化過程,如先利用機械(xiè)除塵器可以降低後續(xù)使用的除塵器的負荷,延長其壽命並降低(dī)能(néng)耗,再利(lì)用(yòng)半精細和精(jīng)細除塵器處理更小顆(kē)粒的汙染物,進一步淨化氣體,確保排放質量的最終達標。