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设计滤筒除尘器以获得更好的过滤器清洁和性能

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-09-28 17:09:01

滤筒除尘器

       在这篇文章中,一个除尘顾问解释了一个常被忽视的脉冲滤筒除尘器的设计因素,称为过滤器气流速度,会导致过滤器清洁不良,最终导致高压降。作为一个例子,描述了他在研究玻璃制造工厂的滤筒除尘器中压力过高的来源时发现的这个设计因素。他还解释了如何在设计自己的滤筒除尘器时考虑因素来防止高压降和其他问题。

       不良的滤筒除尘器性能通常以高压降的形式出现。压降(也称为压差)是滤筒除尘器上游(脏侧)和下游(清洁侧)静压之间的差值。当收集器正常运行时,压降通常低于5英寸水位。当压降升高时,检查收集器是否符合传统设计标准是有意义的。但如果收藏家正确检查,那么故事往往比第一次出现的更多。

       高压降指向过滤器清洁问题最近,还研究了玻璃制造厂的滤筒除尘器中令人费解的压降问题的根源。滤筒除尘器是粉尘控制系统的一部分,旨在限制极细,轻质二氧化硅粉尘的排放。收集器配备了脉冲喷射清洁系统,可以连续在线100 psi空气脉冲一次清洁一排过滤器。通向收集器的管道系统包括在皮带输送机,料斗,滑槽入口和出口以及炉子入口处的拾取点处的捕获罩。

       在被召入之前,系统操作员启动了收集器并且工厂技术人员对工厂废气进行了不透明度测试,以确认除尘器有效地控制了堆栈排放。除尘器不仅控制了这些排放,而且在5英寸水位下的压降下运行。但是在启动后不久,压力下降到了大约11英寸水位,超过系统可接受的范围。虽然该系统仍在控制烟囱排放,但其设计气流量只有36%,并且一些灰尘逃逸到工厂区域。

       工厂技术人员对整个粉尘控制系统进行了多次检查。由于滤筒除尘器脏了,似乎脉冲喷射清洁系统无效。在技术人员让工厂维护人员检查清洁系统的操作并手动真空清洁过滤器后,同样的问题很快就会再次发生。现在,工人们更换了滤筒除尘器。但是,在工人完成这个昂贵的步骤后仅两周,收集器的压力下降再次变得太高。

       此时,工厂雇用我检查粉尘控制系统。但当我检查系统时,我感到困惑:一切似乎都正常工作。对除尘器进行的物理检查没有任何问题,

       脉冲喷射清洁系统运行正常,该装置的传统设计因素对于应用来说是正确的(2.5比1的空气与布料比,53-fpm的速度,以及112-fpm的间隙速度,如后面所定义在这篇文章中)。我要求维护人员在除尘器再次操作之前对过滤器进行真空清洁。

       在除尘器重新启动后,压降为3英寸水位计。但是到了第三天,压力下降再次上升到11英寸水位,在此期间我也观察到没有收集的灰尘从收集器的出口排放到其下方的接收箱中。工厂技术人员目视检查了滤筒除尘器,发现虽然它们的外形很好,但它们的外表面是脏的,也就是涂有厚厚的灰尘层,因为清洁系统无法完全清洁过滤器。

       我意识到通过分析除尘器的传统设计因素无法解释压力过大的压力。那么滤筒除尘器的设计师忽视了什么因素导致了压力下降的问题呢?

除尘器的演变和传统的设计因素

       在工业通风的早期阶段,集尘器始终是一个布袋除尘器,它通过摇动或反向空气脉冲封闭了多排布袋除尘器。布袋除尘器的尺寸设计成提供足够的过滤介质表面积,以使含尘空气通过过滤器并被清洁而不会产生过大的压降。所需的过滤介质表面积由袋滤室的最佳过滤速度决定,通常称为空气布比。该比率,气流速率与过滤介质面积,表示通过过滤介质的平均气流速度。给定布袋除尘器的空气比例取决于许多因素,例如进入的气流中的粉尘浓度,粉尘的释放特性,粉尘的孔隙率,过滤器类型和介质表面光洁度,和清洁系统类型和清洁间隔。由于布袋除尘器是离线清洁的,当布袋除尘器未运行时,装置内部的气流速度模式对过滤器清洁效率并不重要。

       接下来,开发了脉冲喷射布袋除尘器。该除尘器使用滤袋过滤介质,但通过从每个过滤器的顶部到底部注入短的高压压缩空气喷射来清洁它们,产生冲击波,使灰尘颗粒松动。虽然布袋除尘器的每个部分都按顺序脱机进行清洁,但其他过滤器保持在线状态,因此布袋除尘器可以连续过滤空气。因为布袋除尘器在操作时清洁过滤器,所以脱落的灰尘必须通过充满灰尘的气流从过滤器落下,气流通常进入袋滤室底部并向上朝向过滤器移动。灰尘颗粒越大越密,它们越容易落入过滤器下方的灰斗中。

       因此,为了正确地确定袋滤室的尺寸以进行有效的过滤器清洁,需要知道袋滤室中的气流速度。这意味着计算两个除尘器设计因素:速度和间隙速度。速度是布袋除尘器腔室中气囊的向上速度,在布袋除尘器下方,并且通过将气流速率除以腔室的横截面积来计算。间隙速度是布袋除尘器之间的气流向上速度,并且通过将进入袋滤室的含尘空气的体积除以气流方向上可用的净流动面积来确定。通过从袋滤室的总横截面积中减去所有布袋除尘器的总轴向横截面积来确定净流动面积。如果袋滤室中的罐速度或间隙速度过高,则过滤器清洁过程中释放的灰尘可能会被含尘气流重新夹带并重新沉积在过滤器上。(请注意,速度不是影响布袋除尘器的一个因素,其中含尘空气进入布袋除尘器侧或顶部[称为侧入式或顶部入口布袋除尘器,因为进入的空气向下流动。)

       下一个发展是滤筒除尘器。该除尘器不使用滤袋作为过滤介质,而是使用褶式滤筒除尘器。每个滤筒除尘器是一体式模制圆筒,其褶皱介质具有顶部或底部端盖。介质通常每英寸有7到14个褶皱(内径),每英寸最多有18个褶皱,因此相对于同等尺寸的布袋除尘器,过滤器表面积增加了100%到200%。与具有相同外壳尺寸的袋滤室相比,滤筒除尘器的过滤面积可高达三倍。滤筒除尘器还可以更有效地运行并且需要更少的维护。它通常通过脉冲喷射系统进行清洁,对于滤筒除尘器而言比使用袋滤室更有效,因为滤筒单元使用的过滤器更少。

       但早期的脉冲喷射清洁滤筒除尘器并不总是表现良好。许多人的应用程序设计不当或尺寸不足,其中一些仍然在运行。一个常见的问题是其中一个滤筒除尘器的主要优点的副作用:滤筒除尘器的褶皱介质可以过滤更多空气,同时比布袋除尘器消耗更小的面积,并提供比布袋除尘器相对更低的空气布比,但是这使得每个滤筒除尘器周边的气流速度远高于布袋除尘器周边的气流速度。这种速度,本文称为过滤器,外围气流速度(虽然其他用户可能称之为其他名称),可以干扰脉冲喷射清洁过程中释放的灰尘颗粒的自由落下,从而阻止有效的过滤器清洁。

过滤器外围气流速度对过滤器清洁的影响

       高过滤器周边气流速度会加剧脉冲喷射滤筒除尘器清洁中的固有问题。响应于每个清洁脉冲,灰尘颗粒从每个滤筒除尘器褶皱的表面垂直地飞出并朝向相邻褶皱的表面飞出; 相邻的褶皱也会喷出灰尘颗粒,如图1所示。褶皱阻碍了脱落的灰尘颗粒自由向外流动。当过滤器周边气流速度太高时,灰尘颗粒的向外流动甚至更受限制。

灰尘颗粒的方向从滤筒除尘器褶皱中移出

       高过滤器周边气流速度会加剧脉冲喷射滤筒除尘器清洁中的固有问题。

       这种高速气流可防止更细,更轻的颗粒从介质表面飞出并轻易落入收集器的灰尘漏斗中。相反,在清洁脉冲结束后,将脱落的细颗粒吹回到介质表面上。因此,高过滤器周边气流速度防止灰尘在清洁循环期间被移除。这一直持续到每个滤筒除尘器上形成厚厚的灰尘饼并增加过滤器对气流的阻力,这导致高压降。然后,通过收集器的气流减少,进而减小过滤器,外围气流速度,足以使在脉冲喷射清洁期间移出的一些灰尘颗粒向外流动然后向下流动,这允许过滤器部分地但不是完全地被清洁。

       除了高压降之外,过滤器清洁不充分会导致集尘系统的拾取点通风不足。为了防止出现这些问题,在设计脉冲滤筒除尘器时,需要考虑经常被忽视的过滤器外围气流速度。

计算过滤器:外围气流速度

       确定滤筒除尘器的正确过滤器,外围气流速度和空气布比将有助于您确定除尘器必须具有的设计气流量或容量,以确保其连续可靠地运行。

       过滤器:外围气流速度是通过过滤器的气流量与过滤器的面部区域的比率,并且当空气接近过滤介质表面时表示含尘空气的面速度。过滤器的面部区域可以是真实的或虚拟的。对于布袋除尘器,表面区域是滤袋的真实过滤介质表面区域,如图2a所示,因此表面区域等于过滤器的介质表面区域; 对于布袋除尘器,这使得过滤器,周边气流速度和空气布料比(即,过滤速度)相等。然而,对于褶状滤筒除尘器,过滤器表面是由围绕过滤器周边的每个褶皱的点形成的虚拟表面,如图2b所示。这意味着滤筒除尘器的表面区域远小于过滤器的总介质表面积。

过滤器外围气流的比较,滤袋和滤筒除尘器的速度


       那么如何计算滤筒除尘器可接受的过滤器外围气流速度?没有简单的答案。正如除尘器的空气与布料比率一样,您无法精确计算过滤器的外围气流速度,但必须通过建立多个选择标准来选择它。您可以首先将您的应用与滤筒出除尘器成功控制相同灰尘的其他应用进行比较。影响过滤器外围气流速度的因素是除尘器中的气流,灰尘的特性(尤其是每单位体积重量的体积密度,通常表示为每立方英尺磅数),以及除尘系统的运行条件(如工作温度) ,气流湿度,以及批量或连续运行模式)。

       这些标准是有用的:

       •  对于精细、轻量、自由流动的灰尘,使用较低的过滤器外围气流速度。

       •  对于较粗糙、较重的灰尘,请使用较高的过滤网外围气流速度。

       如需帮助,请合格的环境顾问实验室或其他合格的实验室测试不同滤筒除尘器设计和尺寸的粉尘,以及不同的过滤器外围气流速度,空气与布料比率,介质类型和其他操作因素。根据结果,您可以计算过滤器外围气流速度,使除尘器能够有效地清洁过滤器,并使除尘器上的压降保持在可接受的水平,从而达到您的性能目标。

计算玻璃制造厂的除尘器

       玻璃制造厂的除尘器设计为以68-fpm的过滤器外围气流速度运行。根据此应用程序已知的数据计算了此值,使用以下等式:

过滤器外围气流速度运算公式

       其中FPVd是过滤器外围气流速度(以英尺/分钟为单位),Qd是除尘器的总设计气流量(以立方英尺/分钟为单位),Dis每个滤筒的外径(以英尺为单位),Lis每个过滤器的长度或高度(以英尺为单位),N是过滤器的数量。

       然而,根据我之前使用精细轻质硅尘的滤筒除尘器经验,我知道如果过滤器周边气流速度大于25 fpm,则无法从滤筒除尘器中有效清除灰尘,清洁滤筒正确过滤,这个除尘器应该只有37%(即25 fpm / 68 fpm = 37%)的当前设计气流量。这就解释了为什么除尘器的实际气流量仅为设计气流量的36%。因此,我建议用较大的设备更换收集器,设计气流量较小,因此滤波器外围气流速度较低。该收集器能够将工厂排放控制到所需水平,同时允许有效的过滤器清洁并保持可接受的压降。