本文在對(duì)管式電除塵器的研究成果基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高除塵器的除塵效率，尤其是對(duì)細(xì)微粉塵的捕集能力，對(duì)一種新型的不銹鋼纖維濾袋式電除塵器（間稱袋式電除塵器）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了這一方案是切實(shí)可行的，可廣泛用作煉鋼和各種工業(yè)爐窯的排煙除塵設(shè)備。

一、 除塵原理

普通袋式除塵的機(jī)制（如圖1）有如下幾種方式：擴(kuò)散沉降、直接截留、靜電沉降、慣性沉降。總體上說，這幾種捕集機(jī)制在對(duì)粉塵捕集中所起的作用是相當(dāng)大的。如果將濾袋作為電場(chǎng)一極，它與放電極間加上數(shù)萬伏的高電壓，則除塵機(jī)制中的靜電沉降效果將會(huì)成百上千倍地增加，同時(shí)，濾料對(duì)粉塵顆粒的粘附作用也會(huì)大大加強(qiáng)。這樣，作為除塵器集塵極的濾料，就起著過濾和靜電吸附的雙重作用，對(duì)粉塵顆粒的捕集能力大大加強(qiáng)。

圖1 袋式除塵捕集機(jī)制

1. 擴(kuò)散沉降 2. 直接截留

3. 靜電沉降 4. 慣性沉降

二、 實(shí)驗(yàn)裝置

模型實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1. 風(fēng)機(jī) 2. 閥門 3. (5,10,13)插板閥 4. 粉塵加注器 6. 絕緣子 7. 筒體 8. 濾袋 9. 放電極 11. 帽頭 12. 反吹管

主要由鼓風(fēng)機(jī)、粉塵加注器、筒體、放電極、集塵極、反吹管、絕緣子及其它輔助部件構(gòu)成。高電壓通過高壓電源設(shè)備給出，對(duì)于產(chǎn)生電暈放電的關(guān)鍵部件放電極，采用了十字交叉魚骨針電極。集塵極是由不銹鋼金屬纖維直徑8μm，平均孔值30μm，整個(gè)濾袋高為1500mm，直徑為250mm。

實(shí)驗(yàn)中對(duì)煙氣流量和壓力損失的測(cè)量采用了水排和傾斜式微壓計(jì)來進(jìn)行，對(duì)出口粉塵濃度的測(cè)量則由如圖3所示的激光探頭粉塵濃度測(cè)量裝置完成。

圖3 粉塵濃度測(cè)量裝置示意圖

1. 半導(dǎo)體激光器及其空間濾波器 2. 準(zhǔn)直透鏡 3. 被測(cè)粉塵 4.付里葉透鏡 5.多元光纖分布板 6. 光電檢測(cè)器 7. 計(jì)算機(jī)

三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)中采用的粉塵平均粒徑為7μm，粉塵在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)烘干處理。實(shí)驗(yàn)中的過濾速度與除塵器壓力損失對(duì)應(yīng)半系由表1列出。

實(shí)驗(yàn)工況為：

1. 電壓值為40kV和0V，過濾風(fēng)速為1,2,3,4,5，6m/min，人口粉塵濃度為2，4，6，8g/m3;

2. 電壓值為10，20，30，40，50kV，過濾風(fēng)速為3m/min，人口粉塵濃度為2，4，6，8g/ m3。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可討論以上三個(gè)參數(shù)的變化對(duì)除塵效率影響及內(nèi)在規(guī)律。

圖4~6示出一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果作以下幾點(diǎn)分析：

1. 在一定的粉塵濃度下，袋式電除塵器在加電壓（40kV）和零電壓下除塵效率都有隨過濾風(fēng)速增大而下降的趨勢(shì)。在不加電壓時(shí)，這種下降趨勢(shì)比較明顯，而在加上40kV電壓后，過濾風(fēng)速增大對(duì)除塵效率的影響作用將明顯減弱。這充分表明了對(duì)這種袋式電除塵器施加高電壓可使其在較大的過濾風(fēng)速下仍能保持很高的除塵效率。換句話說，在保證除塵效率不下降情況下，同一臺(tái)除塵器在加上高電壓后可以有數(shù)倍于不加電壓時(shí)的處理煙氣量。

這一結(jié)論可由袋式除塵器的除塵機(jī)理進(jìn)行解釋：顆粒在擊中捕集物后是被氣流沖動(dòng)帶跑還是繼續(xù)停留在捕集物之間的粘著作用，如前所述，顆粒與捕集物之間的粘著力，不考慮化合結(jié)合力，從宏觀角度考慮主要有三種：范德華斯力、毛細(xì)管粘著力，靜電庫侖粘著力。通常情況下（無外加電場(chǎng)），范德華斯力和毛細(xì)管粘著力及靜電庫侖粘著力處于同一數(shù)量級(jí)，在增大過濾風(fēng)速時(shí)，更強(qiáng)的氣流和顆粒運(yùn)動(dòng)將使粘著不夠緊密的顆粒脫離捕集物，被急速的氣流扯開而帶走，同時(shí)，過濾風(fēng)速的增大還可能使原來形成的鏈狀的集合體斷裂，從而破壞了已經(jīng)建立起來的穩(wěn)定的篩濾作用，使除塵器對(duì)粉塵顆粒的捕集效果下降。在加上高電壓后，使除塵機(jī)理中的靜電效應(yīng)大大加強(qiáng)，同時(shí)也使靜電庫侖粘著力成百上千倍地增大，保證了粉塵與濾料、粉塵與粉塵之間有足夠的粘著力來抵抗氣流扯動(dòng)的影響。緩解了塌陷或穿孔現(xiàn)象的發(fā)生。

2. 在過濾風(fēng)速一定的情況下，隨著人口粉塵濃度增大，不加電壓時(shí)除塵器的除塵效率會(huì)明顯下降，而加電壓時(shí)除塵效率變化不大，沒有明顯的下降趨勢(shì)。這一結(jié)果表明在對(duì)袋式除塵器加上高電壓后，除塵效率受人口粉塵濃度的影響較小，它對(duì)粉塵濃度的適應(yīng)性較強(qiáng)。在實(shí)驗(yàn)工況內(nèi)還沒有明顯的電暈閉塞現(xiàn)象出現(xiàn)。但是每臺(tái)電除塵器都有一個(gè)粉塵濃度適應(yīng)范圍，如果濃度繼續(xù)增高至產(chǎn)生電暈閉塞現(xiàn)象，就會(huì)出現(xiàn)電暈電流幾乎為零，氣體離子所形成的空間電荷減少，除塵效率就會(huì)顯著下降，所以，如果待處理的粉塵濃度很高，一般采用分級(jí)處理的方法，可在前面先由一旋風(fēng)式除塵器或其它簡(jiǎn)易除塵器進(jìn)行處理，這樣，既可解決濃度過高帶來的問題，又可充分發(fā)揮電除塵的高效率。

3. 在除塵器的過濾風(fēng)速一定（3m/min），人口粉塵濃度一定的情況下，除塵效率隨著所加電壓增大而遞增，電壓主要是從三個(gè)方面影響除塵效率的：一是影響電暈電流的大小，從而影響空間自由電荷的數(shù)目。電壓越高，氣體的電離作用加強(qiáng) ，自由電荷越多，粒子荷上電的機(jī)會(huì)就越大，同時(shí)粒子的荷電量也會(huì)相應(yīng)增加，這樣，除塵器中運(yùn)動(dòng)的粉塵就會(huì)盡快地受到更強(qiáng)的電場(chǎng)力的作用。二是直接影響電場(chǎng)強(qiáng)度的高低，在除塵裝置幾何尺寸一定的情況下，所加電壓越高，電場(chǎng)強(qiáng)度越大，粒子所受電場(chǎng)力也相應(yīng)增大。三是影響粉塵顆粒與捕集物之間的粘附效果，在加上數(shù)萬伏的高電壓后，粉塵顆粒與捕集物間的靜電庫侖粘著力會(huì)成百上千倍地增加，強(qiáng)大的粘附效果使得顆粒很難被氣流帶走，從而除塵效率大大提高。

4. 將本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與管式電除塵器實(shí)驗(yàn)相比較可知，在同等工況條件下，本裝置可獲得比管式電除塵器更高的除塵效率及對(duì)細(xì)微粉塵顆粒的捕集效果，同時(shí)還具有更高的處理煙氣能力和較低的電壓等級(jí)。其中，對(duì)細(xì)微顆粒捕集機(jī)制和粉塵層二次過濾的效果所至。

四、結(jié)論

實(shí)驗(yàn)表明，不銹鋼纖維濾袋式電除塵器的方案是可行的，這種新型除塵裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1. 在一定的粉塵濃度，過濾風(fēng)速和電壓條件下，電除塵器的除塵效率可以高達(dá)99.9%以上。

2. 由于過濾風(fēng)速的提高，除塵器對(duì)煙氣的處理能力大為加強(qiáng)，可達(dá)到普通布袋除塵器的4~5倍。

3. 由于采用了不銹鋼金屬濾袋，除塵器的進(jìn)口煙氣溫度比普通布袋除塵器大大提高，可達(dá)到300℃以上。

標(biāo)簽：袋式除塵器發(fā)展方向