振打扁形滤袋除尘器的创新及经济适用性

胡 源，佟 石

（1.鞍钢设计研究院，辽宁 鞍山 114021；2.鞍山市化工除尘设备厂，辽宁 鞍山 114041）

振打扁形滤袋除尘器的创新及经济适用性

胡 源1，佟 石2

（1.鞍钢设计研究院，辽宁 鞍山 114021；2.鞍山市化工除尘设备厂，辽宁 鞍山 114041）

介绍了高效振打扁形滤袋除尘器的独有优势，并通过与现在广泛使用的脉冲反吹圆袋除尘器对比，指出振打扁形滤袋除尘器占地少、清灰和运行耗能低，各项技术经济指标先进。

扁形滤袋除尘器;机械振打;脉冲喷吹;玻纤滤料;脉冲反吹圆形滤袋除尘器

1 概述

随着工业的快速发展，从采掘到分选冶炼过程，都存在干灰和含尘废气扬散，特别是对人身和环境危害很大的微细粉尘，必须采用高效除尘器进行除尘，对控制≤2.5μm的微细颗粒，还要求除尘器具有很高的除尘效率。我国的袋式除尘器从无到比较完善，已经历了较长的时间，现已形成了两种高效袋式除尘器（不包括一般电除尘器）。由于袋式除尘器的使用寿命以及除尘效率，基本取决于所采用的滤料种类和质量，因此除尘结构要求配置科学合理，特别是要保证除尘器内部的尘端和净端间隔严密不漏尘。

目前，一种比较经济实用、能满足国内需求的新型机械振打玻纤扁形滤袋除尘器，通过长期广泛应用，已成为较适合我国国情的后起之秀，并被国家环保主管部门列入了1992年、1993年炉窑排烟除尘推广使用的项目名单。本文对该振打扁形滤袋除尘器和脉冲反吹圆形滤袋除尘器的结构及主要技术经济指标进行了对比分析，以推进弃旧纳新避免长期存在的浪费。

2 振打扁形滤袋除尘器独有的两个优势

2.1 过滤面积成倍增大

在除尘器占有相同的空间内，振打扁袋除尘器的滤袋过滤面积比脉冲反吹圆袋除尘器的过滤面积成倍增大（见图1）。

图1 扁形滤袋和圆形滤袋的水平断面对比图

（1）图1中：（a+b）为扁形滤袋口的宽度；L为扁形滤袋长度；d为圆形滤袋直径；c为两袋间距。

图中大方框内为安装一个滤袋的内部和外部所占的面积：扁形滤袋为（a+b）L；圆形滤袋为（c+d）（c+d），占地空间高度均为1m。

图中画密集小方块处为一个滤袋内部所占的面积，其余为袋外净空；图中大方框内为一个高度同为1m滤袋的占地面积。

按一般滤袋设计（以mm计算）：a=30，b=20，L=2100，L#=3500（+尘净端长），c=50，d=200。

（2）按式：过滤面积比 = 过滤面积（m2）/所占单位空间（m3），并代入上列数字计算可得：

扁形滤袋：一个扁形滤袋的过滤面积成品实测为3.7m2。

1）1×（a+b）×L=0.105m3，即：3.7/0.105=35.24m2。

故1m3占地空间能放置扁袋的过滤面积35.24m2（未计入气流专用通道）。

2）1×（a+b）×L#= 0.175m3，即：3.7/0.175=21.14/m。故1m3占地空间能放置扁形滤袋的过滤面积为21.14m2（计入气流专用通道）。

圆形滤袋：一个圆形滤袋的过滤面积成品实测为0.628m2。

1×（c+d）×（c+d）=0.0625m3，即：0.628/0.0625=10.048/m。

故1m3占地空间能放置圆形滤袋的过滤面积为10.048m2（没有专用气流通道）。

在相同占地空间内，两相比较：

1）按单纯扁形滤袋布置，扁形滤袋是圆形滤袋布列面积的35.24 / 10.048=3.51倍。

2）按实际布置，扁形滤袋比圆形滤袋过滤面积至少大21.14 / 10.48 = 2.1倍。

3）实际上，大型扁形滤袋规范组合尺寸稳定，在净端上部外扩方便，可减少下部占地面积和钢材的消耗；而圆形滤袋多变，实际占地面积往往比上述计算结果还要大。

2.2 扁形滤袋和圆形滤袋除尘器的滤袋布列对比

扁形滤袋组水平拉紧安装在除尘器的中部，袋底在尘端的大空间，立向袋口花板为尘、净端的间隔，净端比尘端的空间小得多。内部的主、分气流分配合理，互不干扰，对降低运行阻力极为重要，可节约大量运行电力。圆形滤袋呈满天星布列，见图1，内部没有专用气流通道，气流分配不均，气流的阻力大，运行消耗电力多，因此扁形滤袋除尘器的运行节电效果远远优于圆形滤袋除尘器（见图2）。

根据计算，滤袋模块占水平断面为2100/3800=55%；尘端气流空间占水平断面为800/3800=21%；净端气流空间占水平断面为900/3800=24%。

从图2可知：进风的尘端空间包括积灰漏斗、尘端气流通道和滤袋组的袋外等3个空间。排风的净端空间只有排气的通道和滤袋组的袋内2个空间。除尘器的尘端比较大，再加上灰斗就更大了。按一般结构估算，尘端比净端大1.76～2.2倍，致使空气在尘端的流速比较慢，灰尘可以更好地自然沉降；扁形滤袋除尘器的阻力实测结果显示，比圆形滤袋除尘器至少降低25%。扁形滤袋除尘器具有很大的专用气流通道，致使内部气流的流速低且方向稳定，因而阻力低；振打清灰爆发力大，因而清灰均匀彻底。扁形滤袋除尘器一般内部阻力小于300Pa，约20个滤袋先组装成袋口和花板密封严密的单体箱，然后沿导轨推入尘、净端间隔上垫好柔性绳圈的密封法兰内，最后用螺栓压紧稳定。圆形滤袋单个安装密封性差得多；圆形滤袋没有专用的气流通路，流速和方向不稳定；速度高低波动较大，清灰不均匀而且易积灰堵塞，一般内部阻力大于500Pa，这种阻力对袋式除尘器的运行耗电影响很大。

图2 扁形滤袋的室中心垂直断面

3 振打扁形滤袋除尘器拉紧使用玻纤滤料

振打扁形滤袋除尘器可拉紧使用玻纤滤料，因而最充分发挥了玻纤滤料在除尘器使用上的耐拉和耐温优点，克服了玻纤在脉冲反吹松驰玻纤圆形滤袋除尘器上易受折、受磨、寿命短的缺点，恢复了玻纤滤料经济耐用的本性。

玻纤滤料的除尘性能和经济性能优越，是振打扁形滤袋除尘器的首选滤料，可用于高温或常温除尘。在用于高温、除尘效率要求较高时，滤料可选针刺毡结构、无碱玻纤针刺毡或覆膜滤料。一般常温使用时，选涤纶材质的更经济。常温下可采用膨体纱或针刺毡涤纶滤料，要求防火的则可采用玻纤滤料。

（1）玻纤滤料为无机材质，最适合拉紧使用于扁形滤袋除尘器，并为采用高效简便的振打清灰方式创造了条件。除尘性能极好的玻纤滤料，广泛使用于炉窑排烟高温情况下除尘，清灰采用简便的机械振打，清灰均匀彻底，使用寿命成倍延长，远远优于脉冲反吹圆形滤袋除尘器选用的化纤滤料。

玻纤滤料除具有耐高温及价廉两个突出优点外，还具有以前未充分利用的耐拉优点，而通过新型机械振打扁形滤袋除尘器的开发利用该优点得到了充分发挥。玻纤性能稳定，不像化纤那样受热就会大量收缩、不抗酸碱和氧的侵蚀（见表1），但不耐折不耐磨是它用于反吹圆形滤袋除尘器的主要缺点。尽管如此，高温反吹圆袋除尘器一直都有采用玻纤作为滤料的，这也说明了其不可能被高温化纤完全代替。现在，采用拉紧扁形滤袋除尘器结构，利用机械振打清灰，常温仅停风振打，高温则就地吸入低压反风辅助，使附灰产生凝并加速脱离，清灰均匀彻底，配合非常默契，且通过了长期广泛使用证明：用于新型机械振打扁形滤袋除尘器，彻底克服了玻纤不耐折磨、不能广泛应用的缺点，发挥了其耐拉伸、表面光滑更易清灰的优点，详见表1。

表1 几种滤料的性能对比

玻纤滤袋拉紧在扁形滤袋除尘器内使用，就是在刚体上高效快速均匀传递清灰振打力，克服了圆形滤袋松驰吊挂在反吹圆形滤袋除尘器内，受折受磨机械损坏滤袋的缺点，玻纤耐高温、耐腐蚀、憎水性强，使其在排烟除尘上发挥了优势，远离了低温除尘运行过程易发生冷凝的威胁。

（2）满足除尘效率，延长滤料使用寿命，选好玻纤滤料的结构。覆膜玻纤滤料是在玻纤针剌毡或玻纤膨体纱基布上覆合微孔聚四氟乙稀（PTFE）薄膜，实现表面过滤。膜厚50μm，薄膜的微孔多达14亿个/cm2、透气性不变。表面光滑，憎水、透气和化学稳定性好，收尘效率高，它集中了玻纤高强低伸、耐高温、耐腐蚀、表面光滑的除尘特性，对1μm以上的微粒粉尘可以达到99.9%以上的收尘效率，对5μm以上的粉尘，可以达到100%的收尘效率。采用超细纤维高密面层滤料，也可减少微细粉尘逸出，降低阻力。

现在巳普遍使用的针刺毡或其覆膜滤料，除尘性能好、除尘效率高，在重视应用玻纤针刺毡滤料的同时，覆膜玻纤针刺毡和超细纤维高密面层滤料减少了剩余的附灰层，更具有良好的透气性，微细粉尘难以进入它的内部，清灰后过滤面上剩余的附灰量减少，因此滤袋的运行阻力降低，并可有效延长除尘器的清灰周期和滤袋的使用寿命。本除尘器的结构可以方便定期降低过高剩余阻力，长期保持在较低阻力运行。

（3）玻纤滤料为无机材质，耐温性比化纤高，适用于高温除尘，可彻底避免低温烟气结露而增加阻力的情况。玻纤表面的保护膜为耐温的有机物制成，可短时经受280℃的高温，且性能稳定，在250℃下可持续保持长时间使用，为机械振打扁形滤袋除尘器应用于燃煤锅炉等排烟除尘方面提供了优质滤料，但用于含量超过160ppm的侵蚀性大的HF酸时，则必须采取化学表面覆盖剂。玻纤随着直径减小，强度增加和耐腐蚀性增加，有可能实现在除尘器使用中不换袋。因此，玻纤是目前炉窑烟气治理中最好的滤料。

（4）聚丙硫醚（PPS）为化纤材质，可广泛用于燃煤锅炉排烟、脉冲反吹圆形滤袋除尘器除尘，在140℃下其收缩率达10%，因此必须加大滤袋安装的松驰度，但在高温使用时仍难以避免破损，难以严密密封，从而会影响除尘效率。在玻璃化温度以上时，PPS强度随温度升高而急剧降低，温度越高强度降低越快，在制造过程产生危害环境和大气的有毒物质比玻纤的多得多。PPS滤料要确保使用寿命24个月，就应该使烟温低于150℃，限制含氧量不超过8%，含NO2不超过15mg/m3。

涤纶针刺毡价格比玻纤低，并具有良好的耐拉特性，适合用于常温除尘，也是用于振打扁形滤袋除尘器的最佳滤料，但使用温度不允许高于50℃。

国产玻纤丰富，与PPS滤料同为毡制品，但PPS滤料的价格是玻纤的2.4倍左右。

4 振打扁形滤袋除尘器结构紧凑，组合安装灵活

水平拉紧的振打扁形滤袋除尘器结构紧凑，占地面积小，组合安装灵活，而反吹圆形滤袋除尘器在同样高度上安装往往受到限制。扁形滤袋除尘器既适合依靠工厂外墙的高度组成大型的除尘机组，实现集约化，可更好地收尘存储转运，精简维护节能降耗，还方便在分散的扬尘点上，设置简便节约管理的扁形滤袋除尘机组就地除尘。

（1）振打扁袋除尘器的玻纤滤袋可水平拉紧安装，自由向高度方向发展，具备了大型化的良好条件，适应灰尘下落的性质，便于对其更好地收集。方便利用高灰斗大容量，沉降高浓度进入的烟尘，减少了滤袋过滤的粉尘量并降低阻力。用于吹氧炼钢、煤粉和黄土烘干等高浓度的排烟除尘效果都很好。由于不需要增设初级旋风或电-袋双级除尘器，因而可保留除掉透气性好的粗尘，降低阻力。灰斗适当扩大保留存灰，又可简化操作取消各室的放灰阀避免冷风吸入。保证过滤效率最好的方法是放慢滤速，这样可提高除尘效率和节省电力，因为速度和阻力的平方成正比，而扁形滤袋占地面积小。适当增大过滤面积可降低过滤速度，是实现节能的好办法。1978年鞍钢从日本引进的制氧机，其过滤空气的脉冲除尘器的过滤速度降低了50%、清灰周期约延长5倍后，清灰耗电由原来的100kW降到约20kW。从而更好体现了低速过滤的诸多优点：运行阻力降低、滤袋的寿命延长2倍多、电耗减少到约1/5，挖掘了节能潜力。此后脉冲除尘器的使用也逐步将过高的过滤速度降低到了现在较合理的范围。

又如：以玻纤针刺毡为滤料的振打式扁形滤袋除尘器，用于10t/h热风冲天炉排烟除尘，排烟含尘的动力切割直径为0.02～0.1μm，进口浓度1.44g/Nm3，除尘后的排放浓度在6.94mg/Nm3，过滤速度为0.56m/min，采用分室停风清灰，周期2h。在以上数据的基础上，经过较简便的充实完善，有望满足国家大气质量新标准的排放要求。

（2）分散的扬尘点，设置就地除尘，操作使用均十分简便。因地制宜在除尘点的四周设罩密封，顶上与除尘机组的尘端下部连接，因而可取消吸尘管、放灰阀等易堵塞、难维护之处，除尘器的启停和清灰操作与生产电路连锁，可使其定期停止运转后启动振打清灰，减少了操作人员。

5 玻纤扁形滤袋除尘器安装使用简便

外滤式玻纤扁形滤袋除尘器的滤袋为拉紧使用，且全部都是在加工厂内制造完成，彻底改变了以往的滤袋松驰吊挂、现场安装的情况，避免了滤袋易损坏、使用寿命短，以及尘净室隔绝不严、存在逸尘，降低除尘效率等严重问题发生。

（1）利用玻纤的耐拉性能，简化了除尘器的结构，袋口密封完好，延长了滤袋的使用寿命，又为采用高效节能的振打清灰及尘、净室严密分隔创造了条件，是广泛用于除尘的最好的滤料。制成的扁形滤袋集中一定数量拉紧安装在模块内，能很好保持玻纤的原始强度，方便组成大小型的扁形滤袋除尘器，因而可保证滤袋加工、运输和安装的质量。

（2）拉紧的滤袋位置固定，模块安装前，在除尘器的密封法兰处先放一圈软垫，再用螺栓压在防松垫就位后压紧，以保持长期稳定密封。

（3）在除尘器运行和清灰时，由于水平滤袋的袋底和袋口都牢靠固定，因而不会受内部气流流动产生抖动的影响。

（4）拆卸更换滤袋的单体箱时，运至现场的新单体箱是完好的备品，实现了在清洁环境里快速更换滤袋，而且非常简便。从而使滤袋的正常使用寿命延长，如在常温下使用至少可20年更换一次。

6 合理配置除尘器的各项辅助件避免浪费

可与脉冲圆形滤袋尘器的各项技术经济指标进行对比，以便合理配置振打扁形滤袋徐尘器的各项辅助件。

高效袋式除尘器的主件是滤料，因而除尘器选用的滤料决定了其除尘效率。除尘器的结构为充分发挥滤料的作用而配备，包括它安装需要的占地（平面、空间）、运行和清灰耗电以及除尘器结构耗钢材等，均属附属的辅助件，要求做到恰到好处，着重体现优良的技术经济指标，多出的就是浪费。

为确定振打扁形滤袋除尘器对比脉冲反吹圆形滤袋除尘器的先进性（表2为确定优选顺序计算的示例）：先以各自的过滤面积，对比各自的辅助件，即得出单耗的技术经济指标（如表2中序号1所列），再用振打扁形滤袋除尘器的这些指标对比脉冲反吹圆形滤袋除尘器的同类项指标（即得如表2中序号2所列的倍数），即脉冲反吹圆形滤袋除尘器比振打扁形滤袋除尘器多消耗的辅助件以倍数计的浪费数值。

从表2可见，振打扁形滤袋比脉冲圆形滤袋占地平面少了5.3倍；占空间少了3.15倍；清灰耗电少了7.9倍以上；结构耗钢材少了1.98倍。排风机运行耗电少25%；振打扁形滤袋在常温使用下的正常使用寿命为20年以上。

表2 振打式扁形滤袋除尘器对比脉冲反吹圆形滤袋除尘器的优选顺序计算示例

7 高效振打扁形滤袋除尘器用于空气除尘

袋式除尘器若要达到高效运行稳定，需要避免气象条件（温度与水分）变化的干扰。与脉冲反吹圆形滤袋除尘器的对比，高效振打扁形滤袋除尘器可彻底摆脱水气冷凝对其运行的危害，而反吹圆形滤袋不能有效使用的主要原因之一，就是易受喷吹清灰致冷和季节气温变化的影响。如，在鞍钢公司内使用的振打扁形滤袋用于热轧薄板厂主电室通风和氧气生产厂进气过滤用的反吹圆形滤袋除尘器，因有长年累月的结露而造成电力、滤袋及人工的巨大浪费，而振打扁形滤袋除尘器因为不会发生结露，所以节约可观。

（1）影响除尘器干燥的是空气中的含水率和环境温度，在正常温度下，除尘可保持正常进行。但当温度降至露点，空气中所含水分的相对湿度增大就使灰尘潮湿，紧附在过滤面上直至板结不透气而使滤袋报废，并因阻力增大而耗电；当工作温度高于滤袋的允许温度时，滤袋会被烧坏。

（2）氧气生产厂的脉冲反吹圆袋清灰，为空压机供给的压缩空气，是通过节流孔脉冲喷吹清灰，属于压缩空气降压膨涨降温过程，使喷射的气流所含水气的温度降低到露点，出现明水致微尘潮湿紧附并堆积在过滤面上形成透气性越来越差的附灰层硬壳，因此必须多次喷吹，待将灰层硬壳吹碎成块后才能与滤袋表面分离落入灰斗。积灰多阻力增大，致吸风量减少、效果降低，满足不了使用要求。滤袋损坏快，要求更换勤以及运行和清灰的加强，致电力消耗增大。与此相似的还有吹氧炼钢转炉的二次烟尘的脉冲圆形滤袋除尘器除尘过程。

轧板厂主电室通风使用的振打扁形滤袋除尘器，采用机械振打清灰，在运行过程中不涉及温度变化，水气一直保持理想状态，因此无论季节变换，过滤面均保持干爽不变，采用分室停风请灰的效率高，运行阻力低，均匀彻底，清下的积灰干爽不黏，袋内如新，使用多年不变。使用寿命可达20年以上。

（3）脉冲圆形滤袋除尘器对比振打扁形滤袋除尘器，因圆袋结构不好致排风机同比多消耗电力25%；脉冲清灰的压缩空气生产效率低耗能量大，喷嘴对不准圆袋的垂直中心致滤袋被吹坏，同比多消耗电力达7.9倍。

8 结语

（1）2012年国家颁布的新《环境空气质量标准》，对可吸入颗粒物浓度限值年（日）平均要求降低至80（100）μg/m3；总悬浮颗粒物浓度限值年（日）平均要求降低至100（200）μg/m3。对PM2.5细颗粒更加关注，对各式炉窑所在地区和燃料品种不同，排放的烟尘浓度分别作出30mg/m3到1mg/m3的严格限制。新标准自2016年1月1日在全国实施，按有关法律规定，本标准具有强制执行的效力。袋式除尘器是过滤除掉细颗粒物效果最好并经济实用的设备，经济性好，维护简便，潜力很大，通过深入研发，是完全可以达到更严格的新标准要求的。

（2）使用经验说明，现在广泛使用的高效脉冲反吹圆形滤袋除尘器，由于已形成固定的结构和制造工艺，很难解决除尘器内部的尘气和净气严密隔开的要求，又因为在现场单个滤袋插入致浮放在花板上，密封不好又未予压紧，易受使用气流影响而逐渐造成严重泄漏，致除尘的效率降低，且按制造规定允许存在百分之几的漏风率，难以达到新标准的要求。可行的解决办法是：提高滤料的纤维细度和纤维布列的致密度，接近零排放以提高除尘效率；对除尘器结构则必须选择彻底解决袋口安装在除尘器上、严密不漏且能稳定压紧牢固，才能够保证长期实现零漏尘。

（3）机械振打扁形滤袋除尘器的结构好，滤袋拉紧安装，位置稳定，并用防松螺栓压紧，不会有丝毫泄漏全部在制造厂内制作完成，除尘效率保证与滤料在试验室测定的不变，在运行中大量节约电力和滤袋消耗，彻底变革脉冲除尘器的漏风冷凝和糊袋。

[1]胡源，陈水.炉窑排烟高温袋滤除尘技术—振打式玻纤（涤纶）扁袋除尘器[M].北京：中国建材工业出版社，2008，3.

[2]胡源，王桂婷.机械冲击振打扁袋和脉冲圆袋除尘器性能对比[J].中国环保产业，2010（4）.

[3]胡源.高温烟气袋滤除尘技术—振打式玻纤扁袋除尘器[M].北京：冶金工业出版社，1990，12.

[4]姚群.袋式除尘系统能耗剖析[C].中国环境保护产业协会袋式除尘委员会论文集，2009，4.

Innovation and Economic Applicability for Filter Bag Precipitator with Shaking Beat and Flat Form

HU Yuan1, TONG Shi2
(1. Anshan Iron and Steel Design Institute, Anshan Liaoning 114021;2. Anshan Chemical Industry and Dust Removal Equipment Plant, Anshan Liaoning 114041, China)

The paper presents the only advantage of filter bag precipitator with high efficiency, shaking beat and flat form and points out that the filter bag precipitator with shaking beat and flat form accounts for less land, low energy consumes in clearing dust and operation and all technical and economic targets are in advance.

filter bag precipitator with flat form; mechanical shaking beat; pulse, spray and blow; spun glass filter materials; filter bag precipitator with pulse, reversing blow and rotundity

X701.2

A

1006-5377（2012）10-0050-06