袋式除尘器

袋式除尘器又称过滤除尘器，其滤布多制成袋状，故又称袋式除尘器。除尘器是一种利用有机纤维或无机纤维滤布过滤掉气体中粉尘的净化设备，是一种应用广泛的干式粉尘过滤器。18世纪80年代，德国首次将袋式过滤器商业化。1954年，科学家HiVhersey发明了反向射流喷吹除尘技术，1957年，科学家TvReinauer发明了脉冲射流（pulse）袋式除尘技术，实现了袋式除尘技术的重大突破。20世纪70年代，袋式除尘器逐渐向大型化发展。20世纪50年代初，中国主要使用各种样式的湿式除尘器。之后，在国外布袋除尘设备的影响下，除尘器逐渐转向机械摇动、反吹除尘。20世纪60年代，我国自主研发了气环反吹袋式除尘器和铜冶炼烟气脉冲除尘器，我国袋式除尘器进入起步阶段。

袋式除尘器主要由框架、箱体、滤袋和清灰装置组成，根据滤袋形状、过滤方向、进风口位置、过滤器内压力和清灰方式可分为不同类型。袋式除尘器利用重力、惯性碰撞、吸附效应和静电引力等物理原理达到除尘效果，其过程包括两个阶段:一是粉尘过滤过程；第二是清灰过程。

袋式除尘器广泛应用于钢铁、有色冶金、化工、机械、建材、交通运输等工业部门，已成为世界主流除尘设备。然而，袋式除尘器也有许多缺点，如对温度、烟气水分和烟气成分的要求高，压力损失大，体积巨大，钢材需求量大和运行成本高。因此，随着环保标准的提高，在未来，该设备将继续提高其净化性能，例如降低能耗和净化细颗粒。相关厂商包括福建龙净环保股份有限公司、飞达环保和杰华控股有限公司、中钢天成环保科技有限公司等。

袋式除尘器的结构主要包括框架、箱体、滤袋、清灰装置和驱动系统。

结构：袋式除尘器的框架大多由碳钢丝或不锈钢丝制成，由纵向肋和支撑环焊接而成。袋式除尘器的框架主要由梁、柱和斜撑组成。框架的主要作用是支撑箱体，便于检修和维护，并在某些特殊情况下（如自然灾害）保护机器免受损坏。

情况：箱体是袋式除尘器的重要组成部分，用于固定骨架、滤袋和气路部件。袋式除尘器的箱体包括滤袋室和洁净室，滤袋室由过滤室、灰斗、进气管、排气管、反吹风管和开关阀组成。滤袋室和洁净室都配有提升阀，通过花板相互隔开，以切换过滤后的气流。盒子有各种形状，如圆形和矩形，其中矩形是主要形式。箱体的结构设计必须根据工况和粉尘浓度等实际因素，合理选择过滤风速、过滤面积和清灰方式等设计参数。设计通常以天花板为中心，即首先确定天花板的尺寸，然后设计吸尘器中箱体的结构尺寸。

清灰装置

除尘装置是保持袋式除尘器长期稳定运行的关键，它对滤袋的寿命、过滤器的阻力和压缩空气的消耗起着至关重要的作用。其部件包括空气过滤器、气囊、气阀、脉冲阀、吹管、文丘里导流器等。不同的清洗装置有不同的清洗方法，可分为低压线脉冲喷射、低压旋转脉冲喷射和气箱脉冲喷射。

滤尘袋：滤袋是袋式除尘器的核心部件。过滤袋由缝制有过滤材料的袋体和起辅助作用的支架、夹子、吊链、防塌环等附件组成。滤袋按其横截面形状可分为圆形滤袋、扁平滤袋和异形滤袋。根据滤袋的过滤方向，可分为:

外滤式:迎尘面在滤袋外侧，含尘气流从滤袋外侧流向滤袋内侧，粉尘层在滤袋外表面堆积。

内滤式:迎尘面在滤袋内部，含尘气流从滤袋内部流向滤袋外部，粉尘层在滤袋内表面堆积。

袋式除尘器的材料有很多种。滤袋通常采用天然纤维棉、动物纤维（如羊毛）、化学纤维【如尼龙（聚酰胺）、聚酯（聚丙烯）、聚四氟乙烯（聚四氟乙烯）】和无机纤维（如玻璃纤维和石墨纤维）。滤袋的使用应充分考虑处理气体的温度和pH值、滤袋的尺寸稳定性、透气性和使用寿命，如208或901聚酯绒布，使用温度一般不应超过120℃；经硅树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250℃；棉毛织物一般适用于无腐蚀性、温度低于80 ~ 90℃的含尘气体。

传动系统

除尘风机是袋式除尘器产生气流的动力源。离心风机工作时，将含尘气体排至风机叶轮，克服气体流动时管道和设备造成的阻力。气流在叶轮中受到离心力的作用，并以中空锥形螺旋前进。中心部分的气流流向边界，并被其强大的离心力甩出叶轮，通过烟囱排放到大气中。这是除尘风机的基本工作原理。除尘风机按其安装位置可分为两种情况:一种安装在除尘器前端，称为正压除尘系统；吸尘器的后端安装有负压除尘系统。目前常用的是负压除尘系统。吸尘器在运行过程中，在风机的抽力作用下，吸尘器内外会有一定的压力差。正常情况下，其内部压力低于外部大气压，呈现负压状态。

袋式除尘器采用的过滤机理是重力、筛分、惯性碰撞、吸附效应、扩散和静电引力的综合作用。含尘气体通过滤布时，大于滤布间隙的颗粒因重力沉降或因惯性被滤布阻挡；小于滤布间隙的颗粒因与滤布碰撞或被滤布纤维吸附而停留在滤布表面和间隙，从而实现除尘效果。袋式除尘器的工作过程分为两个阶段:一是粉尘过滤过程；第二是清灰过程。

粉尘过滤过程

粉尘过滤过程是袋式过滤器的过滤过程。在此过程中，含尘气体将从袋式除尘器的风口进入灰斗。此时，含尘气体中的粗尘粒和凝聚尘团将直接下落（预集尘），而其他含尘气体将跟随气流向上流入箱体，当通过内部带有金属骨架的滤袋时，气体中的粉尘将保留在滤袋的外表面，从而完成除尘过程。然后，净化后的气体将进入。

清灰过程

袋式除尘器的除尘过程由各个房间轮流进行，并由控制器进行调节。清灰控制器具有定时和恒阻两种功能，通常在工况比较稳定时选择定时清灰功能；当工况经常变化时，恒阻清灰是首选。除尘器工作时，随着过滤的不断进行，滤袋表面的灰尘逐渐增多，除尘器的阻力也逐渐增大。当达到设定值时，除尘控制器发出除尘指令，将滤袋外表面的灰尘清除并落入灰斗，然后打开排气阀使除尘室恢复过滤。在适当的时间间隔后，吸尘器将再次清洁隔壁房间的灰尘。

优势

它对灰尘的特性不敏感，不受灰尘比电阻的影响。与静电除尘器相比，它能更好地去除飞灰中的重金属离子。

除尘效率高，一般在9%以上，出口气体含尘浓度可降至20 ~ 30 mg/m3，对亚微米粒径的微细粉尘具有较高的分级除尘效率。

处理气体量范围大，可处理浓度很高的含尘气体。当采用高密度合成纤维滤袋和脉冲反吹除尘方式时，可处理粉尘浓度超过700克/立方米的含尘气体。

结构简单，操作维护方便。在保证相同除尘效率的前提下，其建设成本和运行成本低于静电除尘器。排放颗粒物浓度受锅炉负荷变化和烟气量波动影响较小，不受比阻浓度和粒径的影响。

劣势

不适合在高温下工作。当烟气温度超过260℃时，必须对烟气进行冷却，否则袋式除尘器的高温滤袋将变得不适用。

对烟气湿度的要求很高。当烟气中粉尘的含水量超过25%重量时，粉尘容易粘附在布袋上并堵塞布袋，导致清灰困难，阻力上升，过早失效和损坏。

对烟雾成分的要求很高。处理含硫气体时，烟气中硫氧化物和氮氧化物的浓度过高，化学纤维的合成滤料将被腐蚀和损坏（FE滤料除外），从而缩短布袋的寿命。

与静电除尘器相比，阻力损失略大。一般为500 ~ 800 pa。袋式除尘器的压力损失较大。当清灰系统发生故障时，系统阻力将大大提高，对锅炉运行产生很大影响。袋式除尘器仍存在体积大、滤袋材质差、用钢量大、运行成本高等缺点。

袋式除尘器的性能主要包括过滤速度、除尘效率和压力损失。

过滤速度

袋式除尘器的过滤速度是指气体通过滤料的平均速度，即烟气的实际体积流量与滤布面积的比值，也称为气布比。过滤速度应充分考虑经济效益和除尘效率。理论上，过滤速度主要影响惯性碰撞和扩散。过滤材料收集不同粒径灰尘的方式不同，因此过滤速度也不同。当粒径小于1μm时，需要适当降低过滤速度以提高除尘效率。当粒径在5~15μm范围内时，需要提高过滤速度以提高主要依靠惯性的除尘效率。

集尘效率

粉尘特性对除尘效率的影响。粉尘的粒径分布对除尘效率有显著影响。在不同的积尘条件下，滤料对粒径范围为0.2~0.4μm粉尘的去除效率很低。原因是在这个粒径范围内尘埃颗粒的惯性、拦截和捕获以及扩散都很弱。

滤料结构和粉尘堆积对除尘效率的影响。不同滤料的滤尘效率不同，无绒平布滤料除尘效率低，清洗后效率急剧下降；呢绒、毛毡等簇绒滤料因其容尘量大，可形成高强度、高厚度的多孔粉尘层，部分粉尘成为永久性容尘量，因此其除尘效率高于平纹布滤料，除尘后效率下降不大。在绒头织物中，长绒头比短绒头具有更高的除尘效率；单面凸起滤布从非凸起表面过滤时比从凸起表面过滤时具有更高的除尘效率。

粉尘堆积对除尘效率的影响。清洁滤料除尘效率低。积灰后的滤料除尘效率更高。当滤料上的灰尘达到一定程度时，需要进行清洗，清洗后的滤料除尘效率降低。

压力损失

压力损失是袋式除尘器的一项经济指标，它一方面决定了能耗，另一方面决定了除尘效率和清灰周期。袋式除尘器的压力损失δP包括两部分:结构压力损失δPC和过滤压力损失δPF。结构压力损失（δPC）是指气流通过除尘器入口、出口和天花板的压力损失，数值范围在300-500 Pa之间。过滤压力损失（δPF）由两部分组成:通过清洁滤料的压力损失（PF0）和通过粘附在滤袋上的粉尘层的压力损失（δPp）。

过滤风速控制技术：除尘器风速与除尘效率、滤袋寿命、除尘效果和除尘器压力损失密切相关。一般来说，较小的过滤器风速将提高除尘效率，延长滤袋寿命并改善除尘效果。但过滤风速过小会造成设备型号过大，设备初投资增加。过滤风速的科学与否直接影响袋式除尘器的运行状态。如果过滤风速过高，将为未来设备长期达标埋下隐患，降低袋式除尘器的使用寿命，对超低排放极为不利。因此，控制过滤风速是实现袋式除尘器超低排放需要特别关注的参数。

清灰技术：袋式除尘器的除尘过程主要是利用脉冲阀吹气，从而压缩气体，再剥离粘附在滤袋上的粉尘，完成整个除尘动作。清洗参数包括清洗压力、清洗气源体积和清洗系统等。总之，合理的清洗参数可以达到高效清洗的目的，因此需要设计科学的清洗参数来实现精细清洗。袋式除尘器按清洗功率可分为机械振打、吹灰和反冲洗。

我国主要的袋式除尘技术包括二态除尘法、三态除尘法和四态除尘法。双态除尘法是在袋式除尘器连续稳定运行的情况下，单元滤袋在一个循环中有两种工作状态，即过滤-静止、过滤-除尘。随着双态清灰技术的发展，清灰效率不断提高，提高了除尘器连续运行的稳定性。但是，由于它在两个工作状态后立即进入下一个循环，因此也导致了除尘过程中剥离的灰尘返回袋子的“二次吸附”现象。为了解决二态除尘技术中的“二次吸附”问题，三态除尘技术增加了过滤、除尘和静态三种静态，有效保证了剥离粉尘有足够的时间落入灰斗，从而减少了“二次吸附”的发生。四态清灰法是在三态清灰法的基础上，增加了一个静态，可以减少清灰状态的工作量，降低清灰时的耗电量，缩短清灰时间，延长滤袋的使用寿命。

空气分配技术：袋式除尘器的布风方式分为下进气袋和上进气袋。下进气袋中的含尘气体从除尘器下部进入，大颗粒直接落入灰斗，减少滤袋的磨损。但由于气流方向与灰尘下落方向相反，容易带出一些细小的灰尘，降低了灰尘清洁效果，增加了阻力。上进风袋式除尘器中，含尘气体从除尘器上部进入，粉尘沉降与气流方向一致，有利于粉尘沉降，提高了除尘效率，设备阻力可降低15% ~ 30%。

工业生产：袋式除尘器已广泛应用于各种工业生产部门，如工厂车间、钢铁冶炼、水泥制造、化工等场合。与静电除尘器相比，它结构简单、运行稳定、投资低、回收率高；与文丘里洗涤器相比，它耗电少，回收的干颗粒便于综合利用。因此，袋式过滤器是收集细粉尘的合适选择。袋式除尘技术中固体颗粒的排放浓度远低于其他除尘技术，其排放浓度一般稳定在30 ~ 50mg/nm3以下。大多数用于净化燃煤锅炉烟气的袋式除尘系统的排放浓度为20 ~ 30 mg/nm3，而用于净化高炉煤气和水煤气的袋式除尘系统的排放浓度为5 ~ 10 mg/nm3，用于垃圾焚烧发电厂的袋式除尘系统的排放浓度为2.3 ~ 4.1 mg/nm3。

袋式除尘器

卫生保健：根据《医疗废物集中焚烧处置工程建设技术规范》（HJ/T177—2005）的要求，我国医疗废物焚烧烟气除尘技术通常采用袋式除尘器，而静电除尘器已明确规定不能用于医疗废物焚烧烟气处理系统。因此，袋式除尘器在医疗废物焚烧烟气净化过程中起着非常重要的作用。它能有效去除焚烧烟气中的残留污染物，除尘效率高，并能捕集对人体危害最大的5μm以下超细颗粒，且不受粉尘电阻率变化的影响。

其他行业：除上述工业生产、环境保护、医疗卫生领域外，袋式除尘器还广泛应用于电力、化工、化肥、农药、烟草、饲料、粮库、港口转运、运输等20多个行业。随着袋式除尘技术的发展和环保要求的日益提高，袋式除尘器的应用范围越来越广。