除尘器的类型与性能解析
来源：东莞市绿峰环保机电工程有限公司 阅读：2402 更新时间：2009-10-14 15:22
除尘器的类型与性能
各类除尘器的原理主要是利用作用于尘粒上的各种作用力的一种或同时利用几种进行除尘的有．
① 重力除尘器
② 惯性除尘器
③ 旋风除尘器
④ 过滤式除尘器
⑤ 电陈尘器
不对含尘气体或分离的尘粒进行润湿的除尘设备，称为干式除尘设备。
用水或其他液体，使含尘气体或分离的尘粒进行润湿的除尘设备，称为湿式除尘设备。可分为：
① 贮水式：如自激型除尘器和螺旋水膜除尘器等。
② 加压式：如文氏管洗涤器和喷雾洗涤器等。
③ 旋转式：如泰森洗涤器等。
各种类型除尘设备的性能、选择和应用在后面有介绍，现仅就各类常用除尘设备的适用范围和概略的性能，进行分述。
重力除尘器
重力除尘器的沉降速度太小，仅为离心沉降速度的几十分之一，因此一般只用于分离50um以上的尘粒。所以重力沉降室通常主要是用于除去粗尘粒的预除尘上。但是在配管途中及其他型式的除尘器内，借重力而分离捕集的粒子量也相当多。这种场合，要消除沉降堆积的粉尘是困难的，应予注意。图是以低速输送粉尘的图示。管道倾斜的角度要比粉尘沿壁面滑下的角度大些，这样，粉尘气流和沉积在管道里的粉尘可以顺利地向最下部的粉尘取出口滑落。这种低速排气管路系统，在同样气量、相同距离的情况下，管路的压力损失小，具有运行费用少的优点，但其管径较粗，设备费用高。
惯性除尘器
惯性除尘装置种类很多，可以分为碰撞式和回转式。惯性除尘器可以处理高温含尘气体，适宜安装在烟道、管道内使用。一般用于除去十几um到数十um的比较粗大的尘粒，或作为预除尘器。其阻力因形式不同而有很大差异，通常为20～100mmH2O。
在一些迷宫型除尘装置中，容易引起粉尘堵塞，因此，要充分掌握粉尘的性质，并考虑用冲击、洗涤等方法来清除粉尘。
惯性除尘器
惯性除尘器是利用粉尘在运动中惯性力大于气体惯性力的作用，将粉尘从含尘气体中分离出来的设备。这种除尘器结构简单，阻力较小，但除尘效率较低，一般常用于一级除尘。
一、工作原理
图所示是含尘气体冲击在两块挡板上时的除尘原理。含尘气体以一定的进口速度冲击到挡板1上，具有较大惯性力的大颗粒也撞击到挡板1上而被分离捕集。小颗粒则随着气流以R1的半径绕过挡板1，由于挡板2的作用，使气流方向发生转变，小颗粒以借助离心力被分离捕集。如气流的旋转半径为R2，圆周切向速度为U,这时小颗粒也的离心力与成正比。因此，粉尘粒径越大，气流速度越大，挡板板数越多和距离越小，除尘效率就越高，但压力损失也越大。
常见的惯性除尘器形式见图。一般都设置某种形式的障碍物。这类除尘器分离临界粒径为20～30um以上，压力损失以考虑气流动压部分为宜，通常为10～100mm。
旋风除尘器
旋风除尘器应用最广泛，其特点是结构简单，除尘效率较高，操作简易，价格低廉。为了提高除尘效率，降低阻力，己出现各种型式的旋风除尘器，如螺旋型、蜗旋型、扩散型、旁路型、旋流型和多管式除尘器等。
目前在粉尘粒子较粗、含尘浓度较大、要求除尘效率不太严格和高温高压条件下或是在流化床反应器内以及作为高效除尘器的预除尘器等方面，旋风除尘器仍不失为良好的除尘设备。对数微米以上(如>5pm)的尘粒使用小型高效旋风除尘器有着良好的性能，对大气量可以采用数个至数十个并联设置的多管式除尘器。当然设计与管理这种小型旋风除尘器(如直径<0.3m)或 多管旋风除尘器须注意其结构应与处理的气体和粉尘的特性相适应，否则也可能导致不良后果(如堵塞与磨损等)。
但另一方面，它对细微尘粒(如<5um)的分离效率仍很低，而这种数微米以下的粉尘颗粒正是污染大气的主要危害。为了保护环境以及进一步提高化工等产品的质量和降低成本，显然单纯使用旋风除尘器分离含尘气体是不能满足要求的。
静电除尘器
各种电除尘器由于具有效率高、阻力低，能适用于高温(＜400度)和除去细微粉尘等优点，获得了比其它除尘器更快的发展。其缺点主要是初投资大。但日常操作费用较低。
除尘器的投资费用与要求达到的除尘教率有关，因此以按要求达到的除尘效率来比较经济效果较为合理。例如某一用于水泥回转窑的除尘器，气体处理量为170000m3/h，当要求效率为99%时，电除尘器的初投资高于布袋除尘器；而要求效率为97%时，电除尘器的初投资就低于袋式除尘器了。当然在作经济比较时，还得考虑各单位的具体情况，不能照套。此外，各种除尘器有它适用的技术条件，例如当处理气量大于170000m3/h时，采用电除尘器较为经济，而对于比电阻低于10或高于10的粉尘，由于其电除尘效果将恶化，故不宜选用电除尘器，或者需要采用某种预处理后才能应用静电除尘器。
关于减少电除尘器的耗电量，运用空调技术使高电阻含尘气体也能获得很好效果，使除尘操作处于最佳条件和提高除尘率等问题也正在开展研究。
湿式除尘器
湿式除尘器类型很多，但最具有代表性的是文氏管洗涤器。各种干式除尘器如能进行湿法操作(如湿式电除尘、湿式旋风除尘器等)除尘效率也都有明显提高。
湿式除尘器具有投资低，操作简单，占地面积小，能同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点。特别适用于处理高温高湿和有爆炸性危险的气体的净化。
文氏管洗涤嚣主要用于净化细微粉尘，能除去1～5um的尘粒，效率高，而且不会产生二次飞扬，特别对粒径在1um以下具有粘附性和潮解性的粉尘，更是适宜，因而在很多部门都得到采用。但是它有比较大的缺点，首先是压降大。当除去1um以上的尘粒时，压降为200mmH2O左右，效率约为98%；当粉尘粒径小于0.5um时，压降要高达1000mmH2O，效率也较低。其次是含尘污水的处理。文氏管洗涤器由于用水量较大，在设计与选用时必须充分考虑污水处理，以免造成水源的污染。
贮水式除尘器(如自激式、水膜式等)虽然它的除尘效率不如文氏管洗涤器高，但因其用水量少，阻力较低，因而也得到了比较广泛的应用。
我国有的化工厂，向半水煤气鼓风机(5200rpm)内直接喷水，对除尘降温皆起了明显的效果。除尘效率达80～90%，气体出口温度显著下降，以致省去了原有的冷却塔，鼓风机的运转周期也由500～600小时提高到3000～5000小时，同时变换触媒的寿命也大大延长，有力促进了生产。
袋式除尘器
袋式除尘器是一种较老的除尘器，早期用人工或机械振打清灰，因而其应用受到限制。1950年以来，由于逆向喷吹型和脉冲喷吹型的发明与应用，使 袋式除尘器的除尘与清灰实现了连续操作，而且阻力稳定，气速高，内部无运动机件和设计简单等。随着新型耐用、耐腐蚀、耐高温(达300度)、低压降、易清灰的滤材的应用，特别是非织物的聚合物滤材和金属丝—织物混合物滤材的发展，应用日益广泛，成为主要的高效除尘器。它对细微粒(1～5um)的效率在99%以上，还可以除去1um甚至0.1um的尘粒。 袋式除尘器的适应性也比较强，不受粉尘比电阻的影响，也不存在水的污染问题。在选取适当的助滤剂条件下，能同时脱除气体中的固、气两相污染质。由于这些特点，预料在今后的除尘操作中，布袋除尘器可能居于比较领先的地位。但其过滤速度低，压降大，占地面积大，换袋麻烦等缺点，极需进行改进。
评价除尘器的技术经济性主要依据是年成本费用。美国环境研究公司J D等人，以烧煤锅炉为对象，进行了布袋除尘器的中间试验。选定120000Nm3/h，130度的烧煤锅炉烟气(含硫0.6%)作出三种高效除尘方法的技术经济对比，如图所示。由图或表可知，从三种除尘设备的最高除尘效率的基建费(初投资)看，以袋滤器最低，电除尘器次之，而文氏管洗涤器则最高，而其效率又最低。从年操作费看，在相同效率(99.5%)下，静电除尘器要比脉冲布袋除尘器低25%左右，而文氏管洗涤器则由于动力消耗大就更大。作为全面衡量的技术经济指标的年成本费，脉冲布袋除尘器大概要比电除尘器便宜20～25%，而且在除细微尘粒方面具有更大的效率。文氏管洗涤器的年成本费表明，它没有竞争能力。
脉冲袋式除尘器的发展和推广应用一个重要条件是它的除尘布袋问题(即制成滤布的纤维材质)。五十年代以前使用的除尘滤袋主要是棉、毛织品，以后由于应用合成纤维(特别是耐高温、耐腐蚀纤维)取得成功，为推广应用袋式除尘器提供了非常有利的条件。也因此打破了二十多年前处理200度以上高温含尘气体时只能使用电除尘器和洗涤器的局面，使布袋式除尘器的应用进入高温领域。
玻璃纤维滤料已有二十多年的历史，它的成本低，耐温性能高，是主要的耐高温滤料。为了提高其抗弯折及耐腐蚀性能，在处理方法上除了采用硅酮、硅酮+聚四氟乙烯、硅酮+聚四氟乙烯+石墨外，同外又发展了以特殊化学剂为基质的第四代处理方法(代号Q70、Q75)，耐温可达330度。我国也在积极进行研制，如经石墨—聚四氟乙烯纱线浸渍处理织成的圆筒玻璃布，在制酸工艺200～300度的腐蚀性烟气中使用，寿命可达一年以上。
在合成纤维方面，聚酯纤维已广泛用于各工业部门。高温尼龙(聚脂亚胺纤维，国外的商品名称为Nomex)，耐温220度，使用寿命比玻璃钎维高2～10倍，从1965年甩于工业以来，发展迅速，已成为一种通用的耐高温滤科。
为了耐更高的温度，工业中也有应用聚四氟乙烯纤维(Teflon)甚至金属纤维(不锈钢)作滤料，但由于造价高其应用受限制。
为了进一步提高过滤效率，近年来用短纤维Glamex作底层，以针刺法刺入细玻璃纤维制成毡，称为Glamex滤料。1970年以来用于沥青、炭黑等工业的烟气净化，获得良好效果。
作为高温袋式除尘器的滤料，国内已试制出较好的针刺涤纶毡，预计将以此来代替目前使用的208单面涤纶布。
从清灰方式来看，气环式袋式除尘器，虽然具有连续操作、压力损失稳定、过滤速度高等优点，但存在着袋子寿命短，传动机构维修频繁等问题，使其发展受到限制。而脉冲喷吹型袋式除尘器与前者相比由于内部无运动部件，故滤袋寿命长(一般在1～3年)，维修简单，应用广泛。
百叶式除尘器
百叶式除尘器 含尘气体从入口进入后，粉尘由于惯性力的作用冲入下部灰斗，惯性较小的细微粉尘随被净化的气体穿过百叶板间的缝隙经排气管排出。百叶式除尘器常与旋风除尘器配合使用。
百叶的作用是把气流分成两部分，一部分是被净化的气体，约占气体总量的80～90%。另一部分占气体总量10～20%，内集中了被捕集的粉尘。为保证除尘效率，需将这部分的含尘气抽出进往旋风除尘器或其他高效效尘器进行二级除尘。
(一)除尘效率
百叶式除尘器除尘效率较低，对于20um以下的尘粒不能很好地捕集。当抽气率为10%，压力损失为400～500Pa时，在百叶式除尘器与旋风除尘器配合使用的情况下，其除尘效率如表。如果抽气率从10%增加到20%，除尘效率可有较大挺高，见表。
(二)压力损失
百叶式除尘器的压力损失按下式计算：
式中：P——百叶式除尘器的压力损失
r——气体重度
Q——通过百叶板缝隙的气量
F——百叶板缝隙的总面积
C——百叶板缝隙的收缩系数
(三) CDQ型百叶式除尘嚣
CDQ型百叶式除尘器有带有箱体的CDQ-K型和不带箱体的CDQ型(结构尺寸见图和表)。处理气量为560～18750m/h，其技术性能见表。一般与旋风除尘器配合使用。
