环吹袋式除尘器除尘性能试验研究

赵盛如 刘刚 程光球

东华大学环境科学与工程学院

环吹袋式除尘器除尘性能试验研究

赵盛如 刘刚 程光球

东华大学环境科学与工程学院

针对人造毛皮行业存在短纤维和细小尘杂难处理的特点，设计一套新型环吹袋式除尘器，对其性能进行试验研究，分别考察了关闭和开启环吹时过滤速度对过滤压力损失和过滤效率的影响以及清灰周期的确定。结果表明压力损失随过滤速度的增大而增大，过滤效率随着过滤速度的增大呈现先减小后增大的规律。在保证除尘器阻力的前提下，降低过滤速度，开启环吹，有利于清灰周期的延长。

人造毛皮 袋式除尘器 压力损失 过滤效率 清灰周期

0 引言

在人造毛皮的生产工艺中，包含烫毛、剪毛等工序，在生产过程中会有大量的纤维及粉尘溢出，逸散出来的纤维长短不一，长纤维易于过滤且回收效率很高，短纤维所占的比例不大，但是却能够长时间地悬浮在大气中，被人体吸收，造成中毒或疾病[1]。

这些粉尘的密度均较小，单纯采用重力除尘器、惯性除尘器或旋风除尘器的效果并不理想。用重力除尘器去除粉尘占用空间过大；旋风除尘器则阻力偏大；而且棉、毛、麻等纤维的形状为卷曲状，互相容易搭接、缠绕，纤维的长度远大于其本身的直径，其斯托克斯粒径小，不易分离；在气固两相流的流动过程中，絮状纤维还有可能因摩擦产生静电，不易从出灰口排出。静电除尘器若用于含纤维浓度高的场合，会因纤维在正电极集尘板、负电极电离端之间产生搭桥现象，引起电极击穿或反电晕现象[2]。

因此，本文建立了环吹清灰袋式除尘器的测试实验台，对除尘器的性能、压力损失、过滤效率和清灰周期进行测试与分析，以便更好地运用于工程实际中。

1 实验部分

1.1 实验装置

搭建的实验装置如图1所示，实验装置包括除尘风管、滤袋、静压箱、套筒、环形风口等主要部件。含尘气流从入口1进入，在抽风机的牵引作用下经进口管道进入除尘装置，然后经过滤后排放到环境中，环吹气流接至箱体上部的静压箱，清理滤袋表面积累的粉尘。除尘器内气体流动方式为内滤式，滤袋的过滤面积1.18m2，粉尘入口管道直径0.25m，出口管道直径0.15m，环吹管道直径0.05m。

图1 除尘实验装置示意图

1.2 实验仪器

实验中所用主要仪器的基本参数如表1所示。

表1 实验仪器基本参数

1.3 测试参数

1.3.1 过滤速度

过滤速度指单位时间单位面积滤料表面通过气流的流量，常用单位为m/min。袋式除尘器的性能很大程度上取决于过滤风速的大小。

式中：Q为通过滤料的风量，m3/h；f为过滤面积，m2。在此实验中，不考虑漏风的变化，流量值可直接从设置在管道上的涡街流量计直接读出。

1.3.2 压力损失

滤料的压力损失就是滤料前后测点的全压差，对于本次实验，管道入口处没有运输管道，而是直接与空气相接触，认为该处的静压为0，滤料的阻力为管道进口的动压与管道出口的全压之差。实验中，压力损失值可根据数字式微压计读出的进、出口的压力计算得到。

1.3.3 过滤效率

过滤效率为除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量的百分比，体现除尘器处理气流中粉尘能力的强弱。

式中：η为除尘器的效率，%；G1为进入除尘器的粉尘量，g；G2为除尘器除下的粉尘量，g。

实验中用记重法测过滤效率，在发尘实验阶段，预先使用天平称量好所发粉尘，每次发尘结束后连带滤袋一起称量除尘装置所捕集的粉尘量。

1.4 测试方法

在常温常压的实验室环境条件下，通过调节风机变频器的频率，改变气体流量，从而改变过滤速度。记录在不同过滤风速下的滤袋前后压力值，记录不同过滤速度下的灰斗所收集的粉尘量。

2 测试结果与分析

2.1 开闭环吹下过滤速度与过滤时间对压力损失的影响

2.1.1 开闭环吹下过滤速度对压力损失的影响

在常温常压的实验室环境条件下，关闭环吹，对含尘状态下压力损失进行实验，实验结果如图2所示。

图2 关闭环吹时过滤速度对压力损失的影响

开启环吹，对含尘状态下的压力损失进行实验，实验结果如图3所示。

图3 开启环吹时过滤速度对压力损失的影响

图2、图3显示了在含尘状态下，关闭和开启环吹两种工况时压力损失随过滤速度的变化情况，随着过滤速度的增加，压力损失也相应地增加，过滤速度越大，对压力损失的影响越大。在相同的过滤速度下，关闭环吹时的压力损失比开启环吹时的压力损失大，开启环吹时，设备的压力损失上升速率明显低于关闭环吹。

回归分析[3]得曲线形式为：△P（v）=Av+Bv2，拟合参数A、B及反应线性程度的相关系数R2，结果见表1、表2。

表2 关闭环吹时压力损失与过滤速度的拟合曲线

表3 开启环吹时，压力损失与过滤速度的拟合曲线

由表2、表3看出，将关闭和开启环吹下的压力损失拟合成关于过滤速度的二次曲线函数，相关系数R2趋于1，具有较好的相关性。

图4显示在相同的粉尘负荷下，关闭和开启环吹工况时设备压力损失差值的变化情况。

图4 关闭和开启环吹压力损失差值随过滤速度的变化

从图4可以发现，开启环吹时的压力损失值比同一速度值下关闭环吹的损失值有明显的减小，且随着过滤速度的增加，这种差值会逐渐增大。这是由于环吹气流在滤袋表面形成一股贴附滤袋表面的向下射流，这股射流一方面阻挡了大颗粒粉尘向壁面靠近，一方面由于冲刷的作用减少含尘气流中粉尘在滤袋表面的沉积和粘附，减缓滤袋表面的粉尘堆积厚度。粉尘负荷100g和400g时开闭环吹的阻力差值相当，可以理解为环吹清灰在过滤初期有明显的阻挡灰尘在滤袋表面堆积的作用。

2.1.2 开闭环吹下过滤时间对压力损失的影响

在常温常压的实验室环境条件下，关闭和开启环吹，对含尘状态下过滤时间对压力损失的影响进行实验，实验结果如图5、图6所示。

从图5、图6可以看出，除尘器的压力损失随着过滤时间的增大而增大，随着过滤的持续进行，粉尘在滤袋上集聚的越多，所带来的压力损失将持续增大，一方面会把已经附着的细小颗粒挤压过去，另一方面需要增加风机的压头，才能保证处理一定的气体量，这样会增加风机能耗。并且随着过滤风速的增大，压力损失的增加速率会加快，在高的过滤风速下，压力损失增加得越快。无论是开启环吹还是关闭环吹，在过滤初期，滤袋从清洁态逐渐积累粉尘，压力损失呈指数函数的形式递增，当粉尘初尘形成后，压力损失呈线性关系递增，即在某一固定的风量下，过滤阻力增加相近的值。

图5 关闭环吹时粉尘厚度对压力损失的影响

图6 开启环吹时粉尘厚度对压力损失的影响

对比图5、图6，当开启环吹气流后，设备阻力较不开环吹有明显的减小，这是由于环吹气流可以有效地减少粉尘在滤袋表面的堆积。

对不同的过滤风速，在粉尘初尘形成后，回归分析得曲线形式为：△P(t)=C+Dt，拟合参数C、D及反应线性程度的相关系数R2，结果见表4、表5所示。

表4 关闭环吹时压力损失与过滤时间的拟合曲线

表5 开启环吹时压力损失与过滤时间的拟合曲线

从拟合结果可以看出，曲线的线性相关性强。随着过滤速度的增加，曲线的斜率越大，压力损失增加得越快。

2.2 开闭环吹下过滤速度对过滤效率的影响

在常温常压的实验室环境条件下，固定某一个风速，向滤袋投放粉尘，测量不同发尘浓度下的过滤效率，然后通过改变过滤风速重复上述的试验步骤，得到过滤风速的改变对过滤效率的影响。实验结果如图7、图8所示。

图7 关闭环吹，过滤速度对过滤效率的影响

图8 开启环吹，过滤速度对过滤效率的影响

从图7、图8可以看出，在相同的发尘浓度下，过滤效率随着过滤速度的增大呈现先减小后增大的规律。从过滤机理来说，过滤效率是滤料对粉尘粒子的拦截、惯性碰撞、扩散、重力等各效应的综合作用，在不同的风速下，各种机理所起的作用不同，扩散效应随着过滤风速的增大而减小，惯性效应随着过滤风速的增大而增大，这二者相互作用，使得过滤效率出现了上述规律。并且在低风速下，扩散效应起着主要作用，过滤效率较高。随着发尘浓度的增加，过滤效率上升。

比较图7、图8，在相同发尘浓度，同一过滤风速下，开启环吹时过滤效率比关闭环吹时的过滤效率高，并且在发尘浓度较低时，开启环吹气流对提高过滤效率更加明显，是因为在发尘初期，滤袋内部未形成稳定粉尘层时，环吹气流可以有效阻挡含尘气流中的粉尘在滤袋上的粘附和堆积。当发尘浓度逐渐增大，过滤效率的差值逐渐减小，环吹气流提高过滤效率的数值上效果不明显。但是当两者过滤效率基本相同时，开启环吹气流可以有效降低过滤阻力，减小系统的能耗。

2.3 清灰周期

合理的清灰周期对保证滤袋的使用寿命具有重要作用，同时还可简化袋式除尘器清灰系统控制。目前，对于袋式除尘器清灰压差和清灰周期如何合理选择，还主要靠工程经验设定[4]。清灰周期反映滤袋性能的周期性变化，清灰周期长短对滤袋寿命影响较大[5]。一般地，袋式除尘器的设计阻力为1000～1500Pa[6]，取阻力损失为1200Pa，根据拟合公式计算在不同过滤风速下的清灰周期，见表5。

表6 不同过滤速度下的清灰周期

从计算结果可以看出，开启环吹时有利于延长清灰周期，并且在过滤速度较低时，清灰周期越长。所以，在保证除尘器阻力的前提下，降低过滤速度，开启环吹，有利于清灰周期的延长。

3 结论

对人造毛皮行业袋式除尘器的性能进行研究，分析过滤速度对过滤阻力和过滤效率的影响，计算清灰周期，为袋式除尘器运用于人造毛皮行业提供理论依据。

[1]王勇.袋式除尘器设计方法的研究[D].沈阳:东北大学,2004

[2]黄翔.纺织空调除尘手册[M].北京:中国纺织出版社,2003

[3]冯力.回归分析方法原理及SPSS实际操作[M].北京:中国金融出版社,2004

[4]Dietrich Koch,Jonathan Seville,Roland Clift.Dust cake detachm -ent from gas filters[J].Powder Technology,1996,86:21-29

[5]陈强,沈恒根.袋式除尘器内气流均匀性的数值模拟研究[D].上海:东华大学,2005

[6]张殿印.袋式除尘技术[M].北京:冶金工业出版社,2008

Expe rim e nta l Study on the Pe rform a nc e of Bring Blow Ba ghous e

ZHAO Sheng-ru,LIU Gang,CHENG Guang-qiu
School of Environmental Science and Engineering,Donghua University

Because of the characteristics of short fibers and intractable fine dust in the artificial fur industry,a new ring blow baghouse was designed,and its properties were studied in the lab scale,and the influences of filtration rate on the pressure loss and efficiency of filtration and the cleaning cycles when the ring blow was blown off or opened were investigated in this paper.The results showed that when the filtration rate increased,the pressure loss also increased, however,the filtration efficiency increased firstly and then decreased.So under the condition of ensuring dust resistance, decreasing the filtration rate and opening the ring blow were good for extending the cleaning cycle.

artificial fur industry,bag filter,filtration friction,filtration efficiency,cleaning cycle

1003-0344（2015）03-029-4

2014-1-15

赵盛如（1986～），男，硕士研究生；上海市松江区人民北路2999号东华大学4号环境学院（201620）；E-mail:zsr7272@163.com