雷 洪

（湖南有色冶金勞動保護研究院，湖南長沙 410014）

影響袋式除塵器全有效生命周期的技術分析

雷 洪

（湖南有色冶金勞動保護研究院，湖南長沙 410014）

袋式除塵器已廣泛應用于工業(yè)收塵凈化領域，文章提出了袋式除塵器全有效生命周期技術相關性評估模式，在此基礎上探討分析了影響袋式除塵器高效、連續(xù)運行的技術參數(shù)和技術措施，為袋式除塵能在實際應用過程中保障其高效率、低能耗，且長期穩(wěn)定運行提供參考。

袋式除塵器；全有效生命周期；評估模式；技術參數(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共同實現(xiàn)分離含塵氣體中的粉塵，適用于捕集細小、干燥、非纖維性粉塵，主要適用于工業(yè)收塵、氣體凈化和有價粉料的回收。

袋式除塵器雖然已廣泛應用于鋼鐵、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)，同時與其它類型除塵設備相比，袋式除塵可執(zhí)行更嚴格的排放標準，可穩(wěn)定地運行，無二次污染，因此目前國內外袋式除塵的應用臺數(shù)比高達80%以上。然而如何評估已廣泛應用的袋式除塵器的綜合效果，如何在設計、運行管理中從技術上去保障袋式除塵器的長周期運行，同時最大化地發(fā)揮袋式除塵器的性能優(yōu)勢，這些一直是從事袋式除塵器設計研究和運行維護工程技術人員探討關注的問題。

1 袋式除塵器全有效生命周期相關模式的建立

針對袋式除塵器存在的技術問題，要使袋式除塵器能高效率、長周期，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性相關評估模式，見下式：

式中S為全有效生命周期內年度費用投入額；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運行年度數(shù)；W為袋式除塵器及系統(tǒng)的年度運行維護費；Xs為袋式除塵系統(tǒng)在生命周期中每年的直接經(jīng)濟收入額。

從評估模式分析可知，當S等于零時，這表明袋式除塵器系統(tǒng)的投資回報期已到，從而可計算出該系統(tǒng)的投資回報年限。按國際慣例袋式除塵器的高效生命周期應在8～12 a間，評估模式中各因素與袋式除塵器的技術參數(shù)及技術措施經(jīng)分析其相關度見表1。

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

由表1分析可知，袋式除塵器的濾料選擇和應用、清灰方法及執(zhí)行機構、過濾參數(shù)的合理選用以及設備本體的防腐、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參數(shù)和技術措施的優(yōu)化分析

2.1 過濾材質的優(yōu)化選擇

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

在袋式除塵器的高溫應用領域，對濾料的應用要求更加嚴格，不但要求纖維材料耐高溫，同時要求耐腐蝕性氣體，目前在國內加工生產(chǎn)的高溫材料有：諾梅克斯纖維、PTPE纖維、PPS纖維等，由于原料大多為進口，使用范圍有限。近些年國內開發(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而生產(chǎn)的各種工況條件濾料也得到較好的應用，為實現(xiàn)更嚴格的環(huán)保標準打下了技術的基礎。

2.2 清灰方法和清灰機構

清灰方法是袋式除塵器能否連續(xù)、正常、低能耗運行的關鍵因素，也就是說袋式除塵器過濾到一定負荷后，必須通過清灰措施來達到布袋再生的效果。袋式除塵器的清灰方法，從動力角度分類：有人工敲打、機械振打、反吹風噴吹、脈沖氣流噴吹，以及兩種以上動力型式的聯(lián)合清灰。這些動力型式確定后就必須配置相應的清灰機構，機械振打配有振動電機，濾袋吊架。反吹風噴吹設有反吹風機，過濾風和反吹風轉化閥。脈沖清灰機構配有脈沖閥，噴吹管等。為了提高濾袋的清灰效果，達到適宜的清灰作用，盡量減小清灰對濾袋的損傷，對除塵器的清灰制度進行的分類設置，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行單元劃分后，各單元濾袋在連續(xù)運行中所處的壓力變化狀態(tài)，應用過濾時濾袋室內一般為負壓狀態(tài)，含塵氣流通過濾袋時，粉塵被過濾下來，干凈面濾袋負壓比迎塵面負壓要高，且壓差隨著過濾進行而不斷增大，當達到一定允許壓差值后就必須進行清灰，這時讓濾袋室處于零壓下清灰，濾袋室從負壓到零壓的變化會使濾袋變形，出現(xiàn)大塊粉塵體剝落，隨后面反向正壓氣流進行清灰狀態(tài)，這樣對動力清灰的強度要求會低。正壓氣流作用后再讓濾袋室處一定時間零壓，有利于正壓作用清下來的灰塵充分沉降到灰斗，減小再吸附造成的過濾負荷，然后恢復負壓進入下一周期過濾，這就是狀態(tài)清灰技術的過程和作用，它能有效提高袋式除塵器的清灰效果，延長布袋的使用周期，減小粉塵透過率。

清灰方法確定后，目前影響袋式除塵器清灰效果的主要問題是清灰機構的穩(wěn)定性，反吹風清灰轉換閥的動作執(zhí)行中氣動比電動要可靠，脈沖清灰中脈沖閥的可靠性有待提高，這些清灰機構執(zhí)行部件必須應用可靠的產(chǎn)品，加強定期的維護和保養(yǎng)，以確保清灰方法的有效執(zhí)行，才能達到袋式除塵高效運行的要求。

2.3 經(jīng)濟過濾風速

近年來，在環(huán)境保護標準要求愈來愈嚴格的情況下，設計研究應用袋式除塵器時，合理的選定除塵器的過濾風速也變得十分重要，正確的選擇過濾風速，對保障袋式除塵器的全有效生命周期具有重要作用，過濾風速偏高雖然初投資可降低，但運行中維護管理費用、排放濃度、濾袋壽命都會受到影響，為此應運行“經(jīng)濟過濾風速”來進行袋式除塵器的設計。

經(jīng)濟過濾風速的選定非常重要，過濾風速選擇偏低或偏高都有自己的優(yōu)點和缺點。過濾風速偏低時，可以提高除塵效率，增強清灰能力，延長清灰周期，從而延長濾袋使用壽命。但是，過濾風速選擇偏低，就需要相應地增加除塵器的過濾面積和體積，由此將會帶來設備的占地面積亦相應加大、投資增加的問題；過濾風速偏高時，可以減小過濾面積和體積，降低占地面積，降低投資。但是過濾風速偏高，會影響除塵效率，增加清灰難度，過濾阻力增大，降低濾袋使用壽命，帶來運行和維護費用增加的問題。實際上，選擇風速是一項較復雜的工作，孤立地看待上述優(yōu)點和缺點是遠遠不夠的，它與粉塵性質、含塵氣體的初始濃度、濾料種類、清灰方式有著密切的關系。而正確選擇過濾風速的關鍵，首先在于弄清粉塵及含塵氣體的性質；其次還要正確理解和認識過濾風速與除塵效率、過濾阻力、清灰性能三者之間的關系。

首先，對于粉塵及含塵氣體的性質應該掌握以下幾點：

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，單純用平均粒徑來表征這種集合體是不夠的。

2.要弄清粉塵的粘性。對布袋除塵器，粘性的影響更為突出，因為除塵效率及過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，對通風除塵具有重要意義，因為它與粉塵的清灰性能有密切的聯(lián)系。

4.應弄清含塵氣體的物理、化學性質，如溫度、含濕量、化學成分及性質。

其次，對于過濾風速與除塵效率、過濾阻力、清灰能力三者之間的關系，可以從下述三方面進行分析：

1.除塵效率方面。從除塵機理上，有慣性效應（包括碰撞、攔截）和擴散效應。對粉塵粒徑而言，粒徑為1μm以下的微塵，借助擴散效應能有效地捕集，適當降低過濾風速可以提高除塵效率；粒徑5～15μm以內的粉塵，借助慣性效應能有效地捕集，提高過濾風速可以提高除塵效率。

2.過濾阻力方面。過濾風速的增減與過濾阻力的增減并不成正比，如果簡單地降低過濾風速的辦法來達到降低過濾阻力從而降低運行的費用是錯誤的，因為過濾阻力的變化率較過濾風速的變化率小。

3.清灰性能方面。粉塵的清灰性能與粉塵的性質，即粘性、粒度、容重有極大的關系。粉塵的粘性大、粒度大、容重小，清灰困難，過濾風速應取低一些，反之可取高一些。對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，并不是所有份的粉塵，只要過濾風速取低些，就可增強清灰能力。此外，在濾料確定情況下，降低過濾風速可以延長清灰周期，但是濾袋的壽命并不完全取決于清灰周期。因為當確定了某個過濾風速時，濾袋的不同地方過濾風速相差懸殊。

通過上述分析和大量應用調查評估，可以認為對于冶金爐窯這類具揮發(fā)性氣體和微細粉塵的場所，其經(jīng)濟過濾風速應在0.6～0.8 m／min之間比較適宜，而對于一般冷態(tài)的工業(yè)粉塵處理系統(tǒng)，其經(jīng)濟過濾風速應小于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，由于除塵器本體材質的因素，為有效延長袋式除塵器的服務年限，就必須對袋式除塵器本體進行防腐和保溫處理。

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

除塵器保溫處理是針對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)過后，會使煙氣溫度出現(xiàn)一定幅度下降，極易出現(xiàn)酸露點，產(chǎn)生結露現(xiàn)象，從而影響袋式除塵器的正常使用。

3 結束語

通過對袋式除塵器全有效生命周期技術性相關模式的研究，袋式除塵器的應用必須在相關技術參數(shù)和技術措施的保障下才能達到效益最大化，有效生命周期才能延長。從最初投資角度分析，有效的技術措施必須得以保障，否則將造成袋式除塵器的維護運行費上升，從而造成有效生命周期內總的投入居高，這是非常不利的。研究中主要是針對全有效生命周期狀況下的技術參數(shù)作定性分析。為正確設計和運用好袋式除塵器，應加強袋式除塵器全有效生命周期的分析評估，從而提高袋式除塵器的綜合運行能力，這對進一步拓寬袋式除塵的應用領域，充分發(fā)揮袋式除塵器在環(huán)境保護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)通風除塵技術［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1984.

［2］ 北京有色冶金設計研究總院.重有色金屬冶煉設計手冊［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)設計中的兩個問題［J］.建筑熱能通風空調，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。