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  • 除尘技术的发展

    发布时间:2018-01-08 发布者:佳锐环保

    一般用于空气烟尘处理的除尘器包括惯性除尘器、旋风除尘器、水膜除尘器、文丘里管除尘器、静电除尘器和袋式除尘器。其中,由于除尘效率及设备投资等因素的影响,惯性除尘器、旋风除尘器等机械式除尘设备在   除尘场合已经基本不再使用,水膜除尘器和文丘里管式除尘器的应用也比较少。静电除尘器和袋式除尘器由于其除尘效率高而越来越成为主导的除尘技术。

    自1906年   次将静电除尘器(ESP)应用于工业以来,静电除尘器已发展成为一种公认的   除尘装置,其效率可达99%甚至   高。但是ESP对人体健康危害   大的0.1~2μm尘粒的除尘效率较差,而且ESP的除尘性能受粉尘比电阻的支配。一般来说,粉尘的比电阻值在104~5×1010Ψ·cm属正常操作范围。如低于此范围则易产生再飞扬,而高于此范围则易发生反电晕现象,并使除尘性能下降。由于粉尘比电阻与粉尘化学成分直接相关,所以ESP在某些场合不能适用。而袋式除尘器由于其除尘机理使得其不仅除尘效率很高,而且不受粉尘化学组成、颗粒分散度等因素的影响。因而世界上   除尘技术越来越倾向于使用袋式除尘。在中国,目前   除尘技术大多使用静电除尘,但是随着我国除尘技术的发展,袋式除尘技术将日益受到重视。

    1.袋式除尘器的发展及目前状况

    袋式除尘是一种较老的除尘技术,早在18世纪80年代就开始应用。当时只是使用一些挂袋,工作效率较低。1881年德国工厂的机械振动清灰袋除尘器开始商业化生产。1954年发明了逆喷型吹气环清灰技术,使得袋式除尘器实现了除尘、清灰连续操作,处理量提高数倍,滤袋压力较稳定。特别是1957年发明的脉喷型(脉冲)袋式除尘器,被认为是袋式除尘技术的一次重大发现,它不但操作和清灰连续,滤袋压力损失   趋于稳定,处理气量进一步增大,而且内部无运动部件,滤布寿命   长且结构简单。20世纪70年代以后,袋除尘器技术向大型化发展。美、日、澳及欧州等   ,结合大规模工业生产,相继开发了大型袋式除尘器应用于燃煤电站、干法水泥口转窑窑尾和电炉除尘。单台过滤面积超过10000㎡的不在少数。

    随着人类对环境质量与生存的认识不断加深及技术进步,袋式除尘器的清灰技术及袋滤技术得以迅速发展与提高。目前袋式除尘器对工业废气中微粒粉尘的控制,尤其是对高温冶炼和燃料燃烧生成的高活性微粒粉尘的控制,从技术上已日趋成熟。其对微粒粉尘的除尘效率在99%以上,且规格齐全,适用范围广,不受粉尘比电阻的影响,不存在水污染问题。在采取其他技术措施的条件下,可同时洁化工业废气中的固、液、气三类污染物。目前,生产中应用广、市场占有率高的大型袋式除尘器是反吹风大布袋除尘器、回转反吹扁袋除尘器和脉冲喷吹袋除尘器。

    2.袋式除尘器的工作原理

    袋式除尘器高的除尘效率是与它的除尘机理分不开的。含尘气体由除尘器下部进气管道,经导流板进入灰斗时,由于导流板的碰撞和气体速度的降低等作用,粗粒粉尘将落入灰斗中,其余细小颗粒粉尘随气体进入滤袋室,由于滤料纤维及织物的惯性、扩散、阻隔、钩挂、静电等作用,粉尘被阻留在滤袋内,净化后的气体逸出袋外,经排

    气管排出。滤袋上的积灰用气体逆洗法去除,清除下来的粉尘下到灰斗,经双层卸灰阀排到输灰装置。滤袋上的积灰也可以采用喷吹脉冲气流的方法去除,从而达到清灰的目的,清除下来的粉尘由排灰装置排走。

    袋式除尘器的除尘效率高也是与滤料分不开的,滤料性能和质量的好坏,直接关系到袋式除尘器性能的好坏和使用寿命的长短。而过滤材料是制作滤袋的主要材料,它的性能和质量是促进袋式除尘技术进步,影响其应用范围和使用寿命。

    袋式除尘器滤料及其发展

    随着环境保护的要求日益增强,对滤料的过滤效率、使用寿命,要求也越来越高,这就导致滤料的织物结构与表面处理技术的进步。因而袋式除尘器滤料的发展,主要是围绕材质、织物结构、表面处理技术这三方面来进行。

    滤料材质及织物结构

    20世纪50年代以前,过滤材料主要是棉、毛等天然纤维,存在使用温度低、吸湿率高、不耐酸等缺陷,除在某些常温条件下,现已很少使用。滤料材质的发展是向使用温度高、吸湿率低、耐腐蚀等方面发展,先后出现了玻璃纤维、芳香族聚酰胺、聚四氟乙烯(PTFE)等为材质的性能优良的滤料。

    滤料织物结构由二维结构的织布发展成三维交错随机排列针刺。这种三维结构无直通孔隙,透气性高,容尘量大,过滤效率大大提高。以抚顺产业用布厂的涤纶针刺毡与729滤布相比。可以看出,针刺毡的过滤性能明显优于729,在相同的使用条件下,其过滤风速可以提高一倍,即同等过滤面积,可以处理   多的废气量,滤料的寿命也   长。

    (1)预涂层处理,即将配制好的粉剂,用特殊工艺容进已缝制好的滤袋滤料内部,再用黏结剂固定,达到滤袋未使用前就已具有   收尘的能力。经预涂层处理后的滤袋在使用前形成了稳定的粉尘初层,比自然形成的粉尘初层有两方面的优越性:一是预涂层在形成粉尘初层方面,可以选择透气性好、不易结块的粉剂,甚至可以选用阻燃、抗静电粉剂,容尘量也可控制,并且比自然形成粉尘初层过程的时间短,克服了新滤料前期除尘效率不高的弊病;二是在粉尘初层稳定性方面,预涂层的粉剂经黏结剂固定,稳定性好,这样可以降低压力波动对稳定生产的不利影响。但预涂层技术的缺点在于:随着反冲洗的次数增加,预涂层有可能会从滤料表面被冲脱,从而影响滤料的使用寿命。

    (2)表面覆膜处理,即在滤料表面喷涂事先制成薄膜,覆盖于滤料表面。美国戈尔公司在20世纪70年代就已制成膨体聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜,称之为Gore-Text薄膜,可以覆盖在不同的滤料上(布或毡均可),制成覆膜滤料。由于PTFE化学稳定性好,摩擦系数小,表面光滑,可用于250~300℃高温,膜表面微孔化,接近于真正的表面过滤,粉尘不能进入滤料的内部,不需要建立常规滤料需要的过滤粉尘层。薄膜就完全代替了该粉尘层。其过滤效率可以从   过滤材料的99.99%提高到99.999%。当前欧美许多行业排放标准定为10~20mg/m³,采用薄膜滤料是完全可以做到的。薄膜滤料是采用膜分离技术,使滤料产生一个质的飞跃,实现了真正的表面过滤,阻力大大降低,节约了能源,在环保要求越来越高的地区,日益受到广泛的应用。

    由于国内目前的袋式除尘器相当大的一部分采用针刺毡材料等传统滤料,属于深层过滤,即依靠截留在过滤材料上的微尘颗粒层进行分离,一般存在着过滤阻力大、反冲洗频率高等问题,使得袋式除尘器的寿命比较短,操作相对困难。兼之袋式除尘器的价格比较高,操作过程中与反冲洗后的压力波动比较大等,这些因素都极大地限制着袋式除尘器在工业生产中的应用。国外现在是通过表面过滤技术来克服上述问题的,在美国燃煤电厂袋式除尘器使用覆膜滤料(表面过滤技术)的比例已达85%。表面过滤技术是指粉尘不透入滤料内,而全部沉积在滤料表面的过滤技术。

    覆膜滤料在工作一开始就能在膜表面形成透气很好的薄层,既能保证较高的除尘效率,又能保持较低的运行阻力。

    ePTFE覆膜滤料特点

    从上述PTFE材质物化性质及表面过滤特点分析可知,ePTFE覆膜滤料具有如下特点:

    (1)表面过滤,过滤阻力小,粉尘层易剥落,解决了深层过滤不能解决的问题;

    (2)制膜工艺能使孔径控制在0.2~3μm之间,能够迅速有效地截留以微米计算的超细粉尘;

    (3)清灰后不改变孔隙率,除尘效率一直很高,几乎可达到零排放;

    (4)由于ePTFE微孔膜表面光滑,不结露,易清灰,清灰后不改变空隙率,因此在覆膜滤料投入运行后,压力损失低且不随使用时间的延长而增大;

    (5)滤袋使用寿命长。

    某水泥厂采用针刺毡滤料与ePTFE覆膜滤料运行前后情况对比情况。可以明显看出,选用ePTFE覆膜滤料在过滤风速、处理风量、压力损失、滤袋寿命及产量、节约能源等方面都优于其他针刺毡滤料。

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