陶瓷行业袋式除尘器滤料选用技术探讨＊

张胜利

（咸阳陶瓷研究设计院 陕西 咸阳 712000）

前言

人们在工作和生活中，每天向大气中排放各种污染物质，使大气遭到严重污染。随着人类社会的不断进步、经济的持续发展、生活水平的日益提高以及对自身健康的关注，人们对生存环境越来越重视，对大气环境质量的要求越来越严格。除尘是防治大气污染的重要内容，是环境工程的重要组成部分。在过去的20年，陶瓷工业取得了巨大的变化和长足的发展，已成为我国经济建设进程中不可或缺的组成部分，但同时其生产对环境的污染也相当严重。笔者针对陶瓷行业喷雾干燥器袋式除尘器进行了一定的研究，并提供了袋式除尘器滤布材料的选用方法。

1 袋式除尘器工作原理

袋式除尘器是依靠编织或毡织的滤布作为过滤材料来达到分离含尘气体中粉尘的目的。它的工作原理是：捕集含尘气体通过滤布时产生的筛分、惯性、粘附、扩散和静电等作用。

1.1 筛分作用

含尘气体通过滤布时，滤布纤维间的空隙或吸附在滤布表面粉尘间的空隙把大于空隙直径的粉尘进行分离，称为筛分作用。对于新滤布，由于纤维之间的空隙很大，这种效果不明显，除尘效率低。当滤布使用一定时间后，在其表面形成了一定厚度的粉尘层，筛分作用就会比较显著。清除灰尘后，由于在滤布表面以及内部还残留一定量的粉尘，所以仍能保持较高的除尘效率。对于针刺毡或起绒滤布，由于它们本身构成厚实的多空滤层，可以比较充分地发挥筛分作用，不完全依靠粉尘层来保持较高的除尘效率。

1.2 惯性作用

含尘气体通过滤布纤维时，气流绕过纤维，而颗粒粒径大于1μm的粉尘由于惯性作用仍保持直线运动撞击到纤维上而被捕集。粉尘颗粒直径越大，惯性作用就越大；过滤气速越高，惯性作用也就越大，但气速过高会使滤布薄弱处被穿破；过滤气速越高，出口气体含尘浓度也越大，除尘效率越低，如图1所示。

图1 过滤气速与出口气体含尘浓度的关系

1.3 扩散作用

当粉尘颗粒粒径小于0.2μm时，由于粉尘颗粒极为细小会产生如气体分子热运动的布朗运动，增加了粉尘与滤布表面的接触机会，使粉尘被捕集。这种扩散作用与惯性作用相反，随着过滤气速的降低而增大，粉尘效率也就越高。但直径细的纤维要比直径粗的纤维压力损失大，耐蚀性也是直径越细越差，如表1所示。

表1 纤维直径与除尘效率的关系

1.4 粘附作用

当含尘气体接近滤布时，细小的粉尘颗粒会随气流一起运动，若粉尘颗粒的半径大于粉尘中心到滤布边缘的距离时，则粉尘被滤布粘附而捕集。滤布空隙越小，粘附作用就越显著。

1.5 静电作用

粉尘颗粒间互相撞击会产生静电作用。如果滤布为绝缘体就会充电。当粉尘和滤布所带电荷相反时，粉尘就被吸附在滤布上，从而提高除尘效率，但粉尘较难清除。静电作用能改善和妨碍滤布的除尘效率。因此必须根据粉尘的电荷性质来选择滤布。静电作用一般只有在粉尘颗粒粒径小于1μm，以及过滤气速很低时才表现出来。在外加电场的条件下，可以加强静电作用，提高除尘效率。

2 袋式除尘器滤料的种类与性能

袋式除尘器滤料主要有天然纤维、合成纤维和无机纤维等3大类。除尘工程常使用“208”涤纶绒布、针刺毡、“729”滤布和玻璃纤维滤布这些覆膜后的滤布。

1）“208”涤纶绒布。它是以涤纶纱线为原料，织成滤布后经拉绒使织物表面形成一层浓密绒毛，以提高滤布的过滤、耐磨和透气性能。

2）针刺毡。它采用无纺针刺法生产，用空间交错排列的纤维针刺成毡，并经过热定型、轧光等一系列工序制成，形成三维空间结构，表面平整光滑。其特点为：空隙率大，透气性能好，净化效率高，可降低压损与能耗；使用寿命长；耐磨耐腐蚀性能好，化学稳定性强。

3）“729”滤布。它的组织结构具有光滑柔软、高强度、低延伸率、运行压力损失小、清灰性能好、使用寿命长等特性，经热定型及其他方法处理后，广泛应用于工业捕尘、烟尘治理等方面。

4）玻璃纤维滤布。它的特点是机械强度高，断裂强度一般均在1300N以上；延伸率低，玻璃缝纫的断裂延伸率为3%；制成滤袋尺寸稳定；耐温性能好，可以在260℃下长期使用；耐腐蚀性能好，可在酸、碱气体中使用；表面光滑，透气性能好，但耐折磨性差。

5）高温针刺毡滤布。除了玻璃纤维外，除尘工程使用的滤布有芳沦针刺毡、84针刺毡、莱通针刺毡、诺梅克斯针刺毡、芳矾纶针刺毡、碳纤维复合针刺毡、氟美斯针刺毡等。高温滤布的材料成本一般较高，其价格昂贵，所以滤布的使用寿命非常关键。

3 滤料的选用

3.1 选择的原则

袋式除尘器一般根据含尘气体的性质、粉尘的性质及除尘器的清灰方式进行选择，选择时应遵循以下原则：滤料性能应满足生产条件和除尘工艺的要求，如主体和粉尘的温度、酸碱度及有无爆炸危险等。在上述前提下，应尽可能选择使用寿命长的滤布，这样不仅能节省运行费用而且可以满足气体长期达标排放要求。选择滤料时应对各种滤料进行比较，不应该只使用一种滤料去适应各种工况场合。在气体性质、粉尘性质和排灰方式中，应根据主要影响因素来选择滤料。例如在易燃、粉尘、高温气体条件下，选择滤料应对各种因素进行经济和综合对比，才能做出最适合的选择。

3.2 根据粉尘气体性质选择

含尘气体温度是选择滤料的重要因素，通常把低于130℃的含尘气体称为常温气体，把高于130℃的含尘气体称为高温气体。滤料的耐温性能分为2种：连续长期使用温度和瞬间短期温度。连续长期使用温度是指滤料可以适用的、连续运转的长期温度，应以此来选择滤料；瞬间短期温度是指滤料所处的环境中每天不允许有超过10min的最高温度，超过的时间越长滤料就会老化或软化变形。

对于含湿气体在选择滤料时应注意：含湿气体使滤袋表面捕集的粉尘润湿粘结，尤其对吸水性、潮解性和湿润性粉尘会引起糊袋。因此应选用表面光滑、纤维长、易清灰的滤料，并宜对滤料使用硅油等做浸渍处理或使用丙烯酸等进行涂布处理。

3.3 根据粉尘性质选择

粉尘的湿润性、粘着性、湿润性是通过尘粒间的毛细管作用完成的。它们与粉尘的原子链、表面状态以及液体的表面张力等因素有关。吸湿性粉尘在其温度升高后，粒子的凝聚力、粘性力随之增强，流动性和荷电性随之减小，这样导致粉尘粘附在滤袋的表面，久而久之会使清灰功能失效。

对于湿润性粉尘应选用光滑、不起绒和有憎水性的滤料，其中以覆膜滤料和塑烧板为最好。对于磨损性强的粉尘应注意选用时化学纤维优于玻璃纤维，膨化玻璃纤维优于一般玻璃纤维，细、短、卷曲性纤维优于粗、长、光滑性纤维。毡料中宜用针刺方式加强纤维之间的交络性，织物中以缎纹织物最优。

3.4 根据除尘器清灰方式选择

机械振动类袋式除尘器是利用机械装置使滤袋产生振动而清灰的袋式除尘器。其特点是施加于粉尘层的动能少，而振动次数多，要求滤料薄而光滑、质地柔软，有利于传递振动波，在过滤面上形成足够的振击力。因此，应选用化纤缎纹或斜纹织物，厚度为0.3～0.7mm，单位面积质量为300～500g／m2。

喷嘴反吹类袋式除尘器是利用风机做反吹清灰动力通过移动喷嘴依次对滤袋喷吹形成强烈反向气流。在袋式除尘器用喷嘴清灰的有回转反吹、往复反吹和气环滑动反吹几种形式。

回转反吹和往复反吹袋式除尘器采用带框架的外滤扁袋形式，结构紧凑。此袋式除尘器要选用比较柔软、结构稳定、耐磨性能好的滤料，优先用于中等厚度针刺毡滤料，单位面积质量为350～500g／m2。

气环滑动反吹袋式除尘器是一种特殊类型的除尘器，采用内滤圆袋，喷嘴为环缝形，套在圆袋外面上下移动喷吹。它要求选用厚实、耐磨、刚性好、不起毛的滤料，应选用压缩毡和针刺毡。

1 王继斌.环保设备选择、运行及维护.北京：化学工业出版社，2010

2 张殿印，等.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，2003