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粉尘和气流特性如何影响滤筒式除尘器设计?

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-04-19 11:45:29

设计除尘系统以有效处理诸如粒度范围差异、过度加载条件和非标准空气条件等过程变量是必须妥善考虑的一些常见变量,以实现最佳系统性能。本文介绍了一些最常见的粉尘或过程变量,解释了它们各自如何影响除尘系统,并应用专业设计考虑因素来优化系统性能。

除尘应用通常涉及收集粉尘的详细信息、操作参数和系统设计要求。理解影响除尘系统设计的变量可能是一项具有挑战性的任务。粉尘颗粒大小、负载条件、操作工作周期和气流条件只是影响除尘系统整体性能的一些变量,需要在开发满足性能预期的最佳解决方案时予以考虑。

为了理解某些变量如何影响系统的最佳性能,我们来回顾一下除尘系统设计的四个基本组成部分,如图1所示。

  1. • 吸尘罩设计 - 粉尘捕获的方法。

  2. • 管道设计 - 将粉尘从吸尘罩运输至除尘系统主体的方法。

  3. 除尘器设计 - 除尘系统的设备类型,尺寸和配置,包括过滤介质技术。

  4. • 风机装置 - 建立真空以将含尘空气从源头传输到除尘系统。

除尘系统基本组件

图1:除尘系统基本组件

如果这些组件中的任何一个被忽略或错误地计算变量,则整个系统可能无法达到预期的性能。

由于独特的灰尘特性和条件存在于高度可变的过程中,因此必须考虑设计适当的粉尘收集系统以达到最佳性能。

通用除尘应用变量的设计注意事项

条件#1:重负载条件

负载条件是指粉尘在空气中所占的体积,通常表示为单位体积质量,例如grains/ft.3或mg/m3。滤筒式除尘器的中等负载条件通常在1至2 grains/ft.3之间。当加载条件超过此数量时,建议采用以下除尘系统设计:

  1. •  提高吸尘罩的捕获粉尘的速度,以确保收集高百分比的粉尘。

  2. • 确定吸尘器尺寸时,采用更保守的空气/介质比率。较重的负载会增加过滤器的压降,从而降低气流和过滤器的使用寿命。降低空气与介质的比例将抵消这种增加,并允许过滤器脉冲清洁系统更有效地工作。

  3. • 确保除尘系统具有“停机清洁”功能,这意味着当气流不存在时,脉冲空气将会清洁过滤器。额外的清洁将使过滤器更有效地恢复并保持操作压力和设计气流。

  4. • 利用预过滤降低到达除尘设备的灰尘浓度。这些装置的例子包括旋风预过滤器(离心分离器)或空气分配模块。图2显示了这些设备,这些设备将根据到达过滤器的颗粒大小机械式地减少大部分粉尘体积,从而让除尘器更有效地运行。

除尘器上方增加气流分流装置

图2:除尘器上方增加气流分流装置

在除尘器的上游增加旋风除尘器进行预过滤

图3:在除尘器的上游增加旋风除尘器进行预过滤

条件#2:粉尘粒径

为了选择合适的过滤介质过滤完整的粉尘颗粒尺寸范围并配置系统设计以获得最佳性能,理解粉尘颗粒尺寸分布至关重要。粒径分布表示颗粒的总粒径的百分比,这通常由质量来表示,但也可以基于总颗粒数来呈现。根据粒径分布信息需要考虑以下内容:

  1. • 在处理宽粒径分布时,可以先使用旋风除尘器作为预分离(图3)。

  2. • 对于较大的颗粒,如木屑,请使用宽褶式的滤筒式除尘器。这将减少粉尘堆积在褶中并使其在脉冲清洁过程中更有效地被喷吹清洁。

  3. • 在处理亚微米粉尘时,应使用过滤技术来收集此难度范围内的微粒。过滤器最小效率等级值(MERV,minimum efficiency rating value)是帮助确保正确选择的有用工具。图3显示了许多常见粉尘的粒径分布和MERV之间的关系。

  4. • 对于亚微米颗粒(<1μm),采用更保守的空气介质比率。相反,对于较大的颗粒(>5μm),可以使用相对宽松的空气介质比。

条件#3:粉尘密度

粉尘密度是用于计算吸尘罩捕获和管道输送速度,表示为单位体积的重量。较重的灰尘也会对过滤器造成磨损,如果不考虑以下系统设计元素,就会缩短过滤器的使用寿命并降低除尘效率:

  1. • 咨询专家或参考材料针对特定应用、吸尘罩类型和灰尘特性来获取粉尘捕获和运输速度。美国政府工业卫生师协会(ACGIH)的“推荐实践工业通风手册”是此类信息的良好来源,还有就是监管机构如职业安全与健康管理局(OSHA)或美国国家消防协会(NFPA)所发布的材料 。如果您无法找到您的特定工艺或粉尘,请确定具有相似堆积密度的粉尘作为参考。

  2. • 对于磨蚀性应用,应使用机械分离器或磨料入口配置除尘器设备,以便在接近滤筒式除尘器时降低粉尘的速度。这些例子是膨胀室或磨料入口,如图4所示。

磨料入口

磨料入口

图4:磨料入口

 条件#4:水分

通过该过程进入集尘气流的水分、粉尘或环境空气可能构成严重的设计挑战。当气流冷却时,悬浮的水分开始冷凝,从而产生液滴。这些液滴可能与粉尘发生反应,使其凝聚,这会对某些过滤介质产生负面影响。因此,如果水分存在于气流或粉尘中,需要考虑以下设计参数:

  1. • 将系统设计为在湿球和干球气流温度之间保持50°F的散布,以减少结露的可能性。利用最坏的环境条件作为计算的假设。

  2. • 考虑选择一种耐潮湿的合成过滤介质,如纺粘聚酯。为了提高过滤效率和改善过滤器清洁性能,请考虑ePTFE膜技术。

  3. • 为了保持室外系统的设计气流温度并避免达到露点,将管道甚至除尘器本身进行隔热。

  4. • 高湿度的气流与标准空气相比密度增加,需要校正气流计算。这在选择风机装置时尤其重要,因为大多数公布的风机参数和性能都是基于标准空气条件。

条件5:气流温度

当收集高温过程中的粉尘时,除尘系统产生的气流可能明显高于标准气温。高温会改变气流的物理特性,并可能需要更改用于构造吸尘罩、风管、除尘器或过滤器的材料。如果您的过程产生高温,请在您的除尘系统设计中考虑以下内容:

  1. • 将推荐的空气介质比率降低10-20%。随着温度的升高,一些过滤介质可能会软化或泄漏,从而导致排放量增加。较低的空气介质比例可以抵消这一点。

  2. • 确保整个过滤器结构适用于高温操作,包括过滤介质,垫圈和可能使用的任何系统密封件。

  3. • 一般规则是,如果温度高于100°F,则需要校正减少空气密度的气流计算。这些计算包括捕获速度,运输速度和空气介质比。进行必要的调整将有助于确保风机性能已根据所应用的实际条件进行了更正。

除尘器设计

总结

通过正确评估客户工艺中的灰尘特性和差异,可以优化除尘系统的设计以满足预期的性能。拥有优化设计的系统可以减少排放,延长过滤器的使用寿命,降低运营成本并提高可靠性。请咨询专业的粉尘收集专家,了解应用和操作条件如何影响正确的除尘系统设计。



标签:除尘器设计