影響袋式除塵器全有效生命周期的技術(shù)分析

雷 洪

（湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410014）

影響袋式除塵器全有效生命周期的技術(shù)分析

雷 洪

（湖南有色冶金勞動(dòng)保護(hù)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410014）

袋式除塵器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)收塵凈化領(lǐng)域，文章提出了袋式除塵器全有效生命周期技術(shù)相關(guān)性評(píng)估模式，在此基礎(chǔ)上探討分析了影響袋式除塵器高效、連續(xù)運(yùn)行的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)措施，為袋式除塵能在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中保障其高效率、低能耗，且長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

袋式除塵器；全有效生命周期；評(píng)估模式；技術(shù)參數(shù)

袋式除塵器是一種干式濾塵裝置，依靠編織的或氈織無(wú)紡布的纖維濾料做成濾袋，然后在濾袋表面形成初始粉塵層來(lái)共同實(shí)現(xiàn)分離含塵氣體中的粉塵，適用于捕集細(xì)小、干燥、非纖維性粉塵，主要適用于工業(yè)收塵、氣體凈化和有價(jià)粉料的回收。

袋式除塵器雖然已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、電力、有色金屬冶煉、垃圾焚燒、鐵合金、化工、醫(yī)藥等諸多行業(yè)，同時(shí)與其它類(lèi)型除塵設(shè)備相比，袋式除塵可執(zhí)行更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，可穩(wěn)定地運(yùn)行，無(wú)二次污染，因此目前國(guó)內(nèi)外袋式除塵的應(yīng)用臺(tái)數(shù)比高達(dá)80%以上。然而如何評(píng)估已廣泛應(yīng)用的袋式除塵器的綜合效果，如何在設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理中從技術(shù)上去保障袋式除塵器的長(zhǎng)周期運(yùn)行，同時(shí)最大化地發(fā)揮袋式除塵器的性能優(yōu)勢(shì)，這些一直是從事袋式除塵器設(shè)計(jì)研究和運(yùn)行維護(hù)工程技術(shù)人員探討關(guān)注的問(wèn)題。

1 袋式除塵器全有效生命周期相關(guān)模式的建立

針對(duì)袋式除塵器存在的技術(shù)問(wèn)題，要使袋式除塵器能高效率、長(zhǎng)周期，穩(wěn)定地發(fā)揮效益，研究提出了袋式除塵器的有效生命周期技術(shù)性相關(guān)評(píng)估模式，見(jiàn)下式：

式中S為全有效生命周期內(nèi)年度費(fèi)用投入額；Az為袋式除塵器及配套系統(tǒng)的初投資額；n為袋式除塵器的有效服務(wù)運(yùn)行年度數(shù)；W為袋式除塵器及系統(tǒng)的年度運(yùn)行維護(hù)費(fèi)；Xs為袋式除塵系統(tǒng)在生命周期中每年的直接經(jīng)濟(jì)收入額。

從評(píng)估模式分析可知，當(dāng)S等于零時(shí)，這表明袋式除塵器系統(tǒng)的投資回報(bào)期已到，從而可計(jì)算出該系統(tǒng)的投資回報(bào)年限。按國(guó)際慣例袋式除塵器的高效生命周期應(yīng)在8～12 a間，評(píng)估模式中各因素與袋式除塵器的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)措施經(jīng)分析其相關(guān)度見(jiàn)表1。

表1 各因素與袋式除塵器的技術(shù)參數(shù)及技術(shù)措施經(jīng)分析其相關(guān)度

由表1分析可知，袋式除塵器的濾料選擇和應(yīng)用、清灰方法及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、過(guò)濾參數(shù)的合理選用以及設(shè)備本體的防腐、保溫等是直接影響到袋式除塵器的全有效生命周期的主要因素。

2 袋式除塵器主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)措施的優(yōu)化分析

2.1 過(guò)濾材質(zhì)的優(yōu)化選擇

過(guò)濾材質(zhì)的選擇是關(guān)系袋式除塵器運(yùn)行的重要因素之一，過(guò)濾材質(zhì)是過(guò)濾的核心，在常溫過(guò)濾技術(shù)中，滌綸類(lèi)濾料是主要應(yīng)用的材質(zhì)，上世紀(jì)70年代，以208滌綸布為主要產(chǎn)品的過(guò)濾布得到了廣泛的應(yīng)用，隨著技術(shù)的發(fā)展相繼開(kāi)發(fā)出無(wú)紡滌綸布，典型產(chǎn)品有729工業(yè)濾料，這些濾料的應(yīng)用雖然得到了大面積應(yīng)用，但都存在粉塵剝離性差、應(yīng)用壽命不長(zhǎng)等缺點(diǎn)，為此國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出了滌綸長(zhǎng)纖維雙面反織過(guò)濾布（F729），且圓筒型織法，這種工業(yè)濾料有效延長(zhǎng)了布袋壽命，提高了清灰剝離能力，目前是常溫過(guò)濾技術(shù)中最實(shí)用的濾料，它將有效改善收塵設(shè)施的運(yùn)行狀況，降低收塵系統(tǒng)的運(yùn)行阻力，提高袋式除塵器的運(yùn)行效益。

在袋式除塵器的高溫應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)濾料的應(yīng)用要求更加嚴(yán)格，不但要求纖維材料耐高溫，同時(shí)要求耐腐蝕性氣體，目前在國(guó)內(nèi)加工生產(chǎn)的高溫材料有：諾梅克斯纖維、PTPE纖維、PPS纖維等，由于原料大多為進(jìn)口，使用范圍有限。近些年國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出玻纖連續(xù)布、玻纖膨體紗、玻纖針刺氈等濾料，使得高溫凈化用袋式除塵器取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。在濾料的超高凈化方面，以聚四氟乙烯覆膜技術(shù)而生產(chǎn)的各種工況條件濾料也得到較好的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)更嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)打下了技術(shù)的基礎(chǔ)。

2.2 清灰方法和清灰機(jī)構(gòu)

清灰方法是袋式除塵器能否連續(xù)、正常、低能耗運(yùn)行的關(guān)鍵因素，也就是說(shuō)袋式除塵器過(guò)濾到一定負(fù)荷后，必須通過(guò)清灰措施來(lái)達(dá)到布袋再生的效果。袋式除塵器的清灰方法，從動(dòng)力角度分類(lèi)：有人工敲打、機(jī)械振打、反吹風(fēng)噴吹、脈沖氣流噴吹，以及兩種以上動(dòng)力型式的聯(lián)合清灰。這些動(dòng)力型式確定后就必須配置相應(yīng)的清灰機(jī)構(gòu)，機(jī)械振打配有振動(dòng)電機(jī)，濾袋吊架。反吹風(fēng)噴吹設(shè)有反吹風(fēng)機(jī)，過(guò)濾風(fēng)和反吹風(fēng)轉(zhuǎn)化閥。脈沖清灰機(jī)構(gòu)配有脈沖閥，噴吹管等。為了提高濾袋的清灰效果，達(dá)到適宜的清灰作用，盡量減小清灰對(duì)濾袋的損傷，對(duì)除塵器的清灰制度進(jìn)行的分類(lèi)設(shè)置，即二狀態(tài)法、三狀態(tài)法、四狀態(tài)法。濾袋的工作狀態(tài)是表明濾袋除塵器進(jìn)行單元?jiǎng)澐趾?，各單元濾袋在連續(xù)運(yùn)行中所處的壓力變化狀態(tài)，應(yīng)用過(guò)濾時(shí)濾袋室內(nèi)一般為負(fù)壓狀態(tài)，含塵氣流通過(guò)濾袋時(shí)，粉塵被過(guò)濾下來(lái)，干凈面濾袋負(fù)壓比迎塵面負(fù)壓要高，且壓差隨著過(guò)濾進(jìn)行而不斷增大，當(dāng)達(dá)到一定允許壓差值后就必須進(jìn)行清灰，這時(shí)讓濾袋室處于零壓下清灰，濾袋室從負(fù)壓到零壓的變化會(huì)使濾袋變形，出現(xiàn)大塊粉塵體剝落，隨后面反向正壓氣流進(jìn)行清灰狀態(tài)，這樣對(duì)動(dòng)力清灰的強(qiáng)度要求會(huì)低。正壓氣流作用后再讓濾袋室處一定時(shí)間零壓，有利于正壓作用清下來(lái)的灰塵充分沉降到灰斗，減小再吸附造成的過(guò)濾負(fù)荷，然后恢復(fù)負(fù)壓進(jìn)入下一周期過(guò)濾，這就是狀態(tài)清灰技術(shù)的過(guò)程和作用，它能有效提高袋式除塵器的清灰效果，延長(zhǎng)布袋的使用周期，減小粉塵透過(guò)率。

清灰方法確定后，目前影響袋式除塵器清灰效果的主要問(wèn)題是清灰機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，反吹風(fēng)清灰轉(zhuǎn)換閥的動(dòng)作執(zhí)行中氣動(dòng)比電動(dòng)要可靠，脈沖清灰中脈沖閥的可靠性有待提高，這些清灰機(jī)構(gòu)執(zhí)行部件必須應(yīng)用可靠的產(chǎn)品，加強(qiáng)定期的維護(hù)和保養(yǎng)，以確保清灰方法的有效執(zhí)行，才能達(dá)到袋式除塵高效運(yùn)行的要求。

2.3 經(jīng)濟(jì)過(guò)濾風(fēng)速

近年來(lái)，在環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求愈來(lái)愈嚴(yán)格的情況下，設(shè)計(jì)研究應(yīng)用袋式除塵器時(shí)，合理的選定除塵器的過(guò)濾風(fēng)速也變得十分重要，正確的選擇過(guò)濾風(fēng)速，對(duì)保障袋式除塵器的全有效生命周期具有重要作用，過(guò)濾風(fēng)速偏高雖然初投資可降低，但運(yùn)行中維護(hù)管理費(fèi)用、排放濃度、濾袋壽命都會(huì)受到影響，為此應(yīng)運(yùn)行“經(jīng)濟(jì)過(guò)濾風(fēng)速”來(lái)進(jìn)行袋式除塵器的設(shè)計(jì)。

經(jīng)濟(jì)過(guò)濾風(fēng)速的選定非常重要，過(guò)濾風(fēng)速選擇偏低或偏高都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。過(guò)濾風(fēng)速偏低時(shí)，可以提高除塵效率，增強(qiáng)清灰能力，延長(zhǎng)清灰周期，從而延長(zhǎng)濾袋使用壽命。但是，過(guò)濾風(fēng)速選擇偏低，就需要相應(yīng)地增加除塵器的過(guò)濾面積和體積，由此將會(huì)帶來(lái)設(shè)備的占地面積亦相應(yīng)加大、投資增加的問(wèn)題；過(guò)濾風(fēng)速偏高時(shí)，可以減小過(guò)濾面積和體積，降低占地面積，降低投資。但是過(guò)濾風(fēng)速偏高，會(huì)影響除塵效率，增加清灰難度，過(guò)濾阻力增大，降低濾袋使用壽命，帶來(lái)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用增加的問(wèn)題。實(shí)際上，選擇風(fēng)速是一項(xiàng)較復(fù)雜的工作，孤立地看待上述優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，它與粉塵性質(zhì)、含塵氣體的初始濃度、濾料種類(lèi)、清灰方式有著密切的關(guān)系。而正確選擇過(guò)濾風(fēng)速的關(guān)鍵，首先在于弄清粉塵及含塵氣體的性質(zhì)；其次還要正確理解和認(rèn)識(shí)過(guò)濾風(fēng)速與除塵效率、過(guò)濾阻力、清灰性能三者之間的關(guān)系。

首先，對(duì)于粉塵及含塵氣體的性質(zhì)應(yīng)該掌握以下幾點(diǎn)：

1.要弄清粉塵的粒徑分布。它是由不同粒徑的粒子組成的集合體，單純用平均粒徑來(lái)表征這種集合體是不夠的。

2.要弄清粉塵的粘性。對(duì)布袋除塵器，粘性的影響更為突出，因?yàn)槌龎m效率及過(guò)濾阻力在很大程度上取決于從濾料上清除粉塵的能力。

3.應(yīng)弄清粉塵的容重或堆積比重，即單位體積的粉塵重量。其中的單位體積包括塵粒本身體積、塵粒表面吸附的空氣體積、塵粒本身的微孔、塵粒之間的空隙。弄清粉塵的容重，對(duì)通風(fēng)除塵具有重要意義，因?yàn)樗c粉塵的清灰性能有密切的聯(lián)系。

4.應(yīng)弄清含塵氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)，如溫度、含濕量、化學(xué)成分及性質(zhì)。

其次，對(duì)于過(guò)濾風(fēng)速與除塵效率、過(guò)濾阻力、清灰能力三者之間的關(guān)系，可以從下述三方面進(jìn)行分析：

1.除塵效率方面。從除塵機(jī)理上，有慣性效應(yīng)（包括碰撞、攔截）和擴(kuò)散效應(yīng)。對(duì)粉塵粒徑而言，粒徑為1μm以下的微塵，借助擴(kuò)散效應(yīng)能有效地捕集，適當(dāng)降低過(guò)濾風(fēng)速可以提高除塵效率；粒徑5～15μm以?xún)?nèi)的粉塵，借助慣性效應(yīng)能有效地捕集，提高過(guò)濾風(fēng)速可以提高除塵效率。

2.過(guò)濾阻力方面。過(guò)濾風(fēng)速的增減與過(guò)濾阻力的增減并不成正比，如果簡(jiǎn)單地降低過(guò)濾風(fēng)速的辦法來(lái)達(dá)到降低過(guò)濾阻力從而降低運(yùn)行的費(fèi)用是錯(cuò)誤的，因?yàn)檫^(guò)濾阻力的變化率較過(guò)濾風(fēng)速的變化率小。

3.清灰性能方面。粉塵的清灰性能與粉塵的性質(zhì)，即粘性、粒度、容重有極大的關(guān)系。粉塵的粘性大、粒度大、容重小，清灰困難，過(guò)濾風(fēng)速應(yīng)取低一些，反之可取高一些。對(duì)某一確定的布袋除塵器，粉塵的清灰性能主要取決于粉塵及其含塵氣體的性質(zhì)，并不是所有份的粉塵，只要過(guò)濾風(fēng)速取低些，就可增強(qiáng)清灰能力。此外，在濾料確定情況下，降低過(guò)濾風(fēng)速可以延長(zhǎng)清灰周期，但是濾袋的壽命并不完全取決于清灰周期。因?yàn)楫?dāng)確定了某個(gè)過(guò)濾風(fēng)速時(shí)，濾袋的不同地方過(guò)濾風(fēng)速相差懸殊。

通過(guò)上述分析和大量應(yīng)用調(diào)查評(píng)估，可以認(rèn)為對(duì)于冶金爐窯這類(lèi)具揮發(fā)性氣體和微細(xì)粉塵的場(chǎng)所，其經(jīng)濟(jì)過(guò)濾風(fēng)速應(yīng)在0.6～0.8 m／min之間比較適宜，而對(duì)于一般冷態(tài)的工業(yè)粉塵處理系統(tǒng)，其經(jīng)濟(jì)過(guò)濾風(fēng)速應(yīng)小于1.0 m／min。

2.4 袋式除塵器的防腐和保溫

袋式除塵器在處理高溫及多相氣態(tài)污染物時(shí)，由于除塵器本體材質(zhì)的因素，為有效延長(zhǎng)袋式除塵器的服務(wù)年限，就必須對(duì)袋式除塵器本體進(jìn)行防腐和保溫處理。

防腐包括本體內(nèi)襯防腐和外部防腐，內(nèi)襯防腐應(yīng)根據(jù)不同部位、不同介質(zhì)合理選擇防腐材質(zhì)，如高溫區(qū)，其防腐襯里使用材料為耐高溫玻璃鱗片樹(shù)脂ATF－6200，低溫區(qū)則使用ATF－3200樹(shù)脂，厚度為2 mm以上。對(duì)于外部防腐應(yīng)定期進(jìn)行除銹涂刷防銹漆。

除塵器保溫處理是針對(duì)酸性氣體和高溫含濕氣體，由于除塵器本體外表面積較大，高溫氣體經(jīng)過(guò)后，會(huì)使煙氣溫度出現(xiàn)一定幅度下降，極易出現(xiàn)酸露點(diǎn)，產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，從而影響袋式除塵器的正常使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)袋式除塵器全有效生命周期技術(shù)性相關(guān)模式的研究，袋式除塵器的應(yīng)用必須在相關(guān)技術(shù)參數(shù)和技術(shù)措施的保障下才能達(dá)到效益最大化，有效生命周期才能延長(zhǎng)。從最初投資角度分析，有效的技術(shù)措施必須得以保障，否則將造成袋式除塵器的維護(hù)運(yùn)行費(fèi)上升，從而造成有效生命周期內(nèi)總的投入居高，這是非常不利的。研究中主要是針對(duì)全有效生命周期狀況下的技術(shù)參數(shù)作定性分析。為正確設(shè)計(jì)和運(yùn)用好袋式除塵器，應(yīng)加強(qiáng)袋式除塵器全有效生命周期的分析評(píng)估，從而提高袋式除塵器的綜合運(yùn)行能力，這對(duì)進(jìn)一步拓寬袋式除塵的應(yīng)用領(lǐng)域，充分發(fā)揮袋式除塵器在環(huán)境保護(hù)方面的作用將具有十分重要的意義。

［1］ 譚天佑，梁鳳珍.工業(yè)通風(fēng)除塵技術(shù)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1984.

［2］ 北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

［3］ 馬文斗.空氣污染控制工程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1994.

［4］ 劉榮毅.布袋除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的兩個(gè)問(wèn)題［J］.建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，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，工程師，主要從事環(huán)境工程、暖通研究工作。