關(guān)鍵詞：除塵器設(shè)計參數(shù)過濾
石材生產(chǎn)粉塵污染較重，通風(fēng)除塵是石材生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，它對確保生產(chǎn)環(huán)境潔凈，保護(hù)生產(chǎn)者身心健康具有重要意義。袋式除塵器是一種利用有機(jī)纖維或無機(jī)纖維過濾材料將含塵氣體中的粉塵濾出的除塵設(shè)備。它不僅對粉塵有很好的捕集效果，而且輔以必要的措施還可以處理一些有毒有害的氣體，因而在石材工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為防止大氣污染、改善勞動條件、回收有用物料以及保護(hù)機(jī)電設(shè)備等方面的有效裝置。但是通過調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，有些袋式除塵器的應(yīng)用效果不夠理想，如粉塵排放濃度超標(biāo)、設(shè)備阻力過大、維護(hù)任務(wù)繁重；有的裝置使用不久就棄而不用，更為嚴(yán)重的是有些袋式除塵器還曾發(fā)生過爆炸事故。通過分析，認(rèn)為只有針對不同的具體情況，正確地設(shè)計袋式除塵器，選擇合理的設(shè)計參數(shù)，方可取得高效、低耗、安全可靠的運(yùn)行效果。袋式除塵器比較重要的設(shè)計參數(shù)包括：濾袋選擇、過濾速度、過濾面積、清灰方法等，下面就這些設(shè)計參數(shù)的選擇計算方法作一些分析。
1濾袋的選擇
濾布必須有合適的孔隙，允許空氣順利通過而阻擋細(xì)小的粉塵進(jìn)入濾布內(nèi)部。細(xì)小顆粒的粉塵一旦進(jìn)入濾布內(nèi)部，就無法將其清除，造成濾布透氣性能大大下降，除塵阻力增大，甚至濾袋無法再使用。這也是為什么除塵器濾袋纖維直徑要求較細(xì)、濾布較“密實”的原因。雖然細(xì)纖維制成的濾布價格較高，剛開始使用時過濾阻力較大，但在整個使用期比較穩(wěn)定，使用壽命長。當(dāng)然，現(xiàn)在已有了防止粉塵進(jìn)入濾布內(nèi)部而透氣性能又不降低的新型材料，比如在濾袋與粉塵接觸表面噴涂或覆蓋一層超薄氟化樹脂微孔膜。惰性樹脂是完全疏水的，光滑的表面不但不會粘上粉塵，而且對含水率較高的粉塵也會大大降低由粘附產(chǎn)生糊袋現(xiàn)象。也有用專用處理粉劑噴涂濾袋表面，使之表面形成極薄的濾餅，使孔隙度比較均勻、細(xì)小。對濾布表面進(jìn)行壓光或燒結(jié)等特殊工藝處理，也可以達(dá)到同樣的目的。二防(防油、防水、防靜電)濾布在建材企業(yè)除塵行業(yè)得到較廣泛的應(yīng)用?？傊?，在選擇濾袋材料時，最好參考相關(guān)資料或請教專業(yè)生產(chǎn)廠和專家?，F(xiàn)在濾袋生產(chǎn)廠很多，品種差異大.價格差異也大。在選擇濾袋時要綜合考慮價格、使用壽命和處理物料的物性。特別是外購除塵器時不能單純考慮價格，還必須考慮其配置和材料。有的濾袋處理某種粉塵有效，但對其他粉塵可能不是最佳。濾布結(jié)構(gòu)可以是氈制的或編織的。大多數(shù)氈制品由于纖維間的毛細(xì)作用會吸潮，但一些特殊的氈制品比如玻璃纖維針織氈可以在一定程度上防潮。氈制品纖維的不規(guī)則排列，孔隙均勻，同時為了保證其強(qiáng)度，濾袋厚度較厚，除塵效率高。在一些重要場合或粉塵細(xì)的物料，特別是具有較高表面氣流速度的除塵器濾袋經(jīng)常采用。編織的纖維織品是用紡紗編織而成的。紡紗間有各種花紋的孔隙，表面光潔，容易設(shè)計成可以保持或脫離濾餅的濾布。為了進(jìn)一步提高表面性能，可以用硅酮樹脂噴涂，獲得耐磨表面、改進(jìn)濾餅的脫離或降低濾袋的吸潮能力。對熔點低、粘附性大的各種化學(xué)藥品最好采用編織纖維的濾袋。
2過濾速度
袋式除塵器的過濾速度V是被過濾的氣體流量(m3/min)和過濾織物面積(m2)的比值。過濾速度是決定除塵器性能的一個重要參數(shù)，其大小直接影響到袋式除塵器的一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用、除塵效率等。過濾速度太高會造成壓力損失過大，降低除塵效率，使濾袋堵塞以至快速損壞。但是，提高過濾速度可以減少過濾面積，以較小的設(shè)備來處理同樣流量的氣體。過濾速度小會提高除塵效率，延長濾袋使用壽命，但會造成除塵器過于龐大，一次性投資加大。目前尚無可利用的理論計算公式計算過濾速度，主要靠經(jīng)驗確定。但就定性而言，它與粉塵性質(zhì)、氣體含塵濃度、濾袋材質(zhì)和清灰方式等因素有關(guān)。一般若含塵濃度高、粉塵顆粒小，過濾速度應(yīng)取小值，反之則取高值。在橡塑工業(yè)中，一般含塵濃度高、粉細(xì)，而且氣體中含有一定的水分，過濾速度可用如下經(jīng)驗公式進(jìn)行計算：
v=2.35a•b•c•d(1)
式中：a－塵源系數(shù)，當(dāng)塵源為轉(zhuǎn)運(yùn)點、破碎機(jī)、輸送機(jī)等時，a=1.0；當(dāng)塵源為包裝機(jī)、氣力輸送等時，a=0.9；
b—粉塵分散度系數(shù)，c—?dú)怏w含塵濃度系數(shù)，d－溫度系數(shù)，
粉塵平均料度/µm>100500-10010-503-10<3
系數(shù)b1.21.11.00.90.8
3過濾面積
3.1濾袋規(guī)格
濾袋規(guī)格(長度L和直徑D)與進(jìn)入濾袋的入口速度Vi(m/s)有關(guān)，當(dāng)含塵氣體進(jìn)入每條濾袋時，如入口速度Vi過快，一方面會加速清灰降塵的二次飛揚(yáng)，另一方面會由于粉塵的摩擦使濾袋的磨損急劇增加，一般Vi不能大于2m/s。濾袋的長徑比(I/D)可用過濾速度V和入口速度V表示：設(shè)單袋氣體的流量為q(m3/s)。news.stonebuy.com
因為：q=πD•L•V/60(2)
q=πD2•Vi/4(3)
所以：πD•L•V/60=πD2•Vi/4
即：L/D=15Vi/
從式(4)可看出，當(dāng)過濾速度V較高時，L/D在一個較小的范圍內(nèi)；當(dāng)過濾速度V較低時，L/D在一個較大的范圍內(nèi)。據(jù)此，袋式除塵器濾袋的長徑比L/D一般為10-35。因而，濾袋的直徑可在150-300mm，濾袋長度可在1.5-l0m內(nèi)選擇。
3.2過濾面積的確定
根據(jù)需過濾的氣體流量和過濾速度即可確定除塵器的過濾面積，計算公式如下：
A=(Q+QL)/V(5)
式中：A—過濾面積，m2；
Q—需過濾的氣體流量，m3/min；
QL—通風(fēng)除塵系統(tǒng)漏風(fēng)量，m3/min，一般按需過濾氣體流量的15%-30%選取；
V—過濾速度，m/min。
3.3濾袋數(shù)量
濾袋數(shù)量N是總過濾面積A除以單個濾袋的表面積Ai(m2}。對圓袋：
Ai=-πD•L(6)
N=A/A(7)
4清灰
袋式除塵器依靠濾袋對含塵氣體進(jìn)行過濾。含塵氣體穿過濾袋時，隨著它們深入濾料內(nèi)部，使纖維間空隙逐漸減小，最終形成附著在濾袋表面的粉塵層，即所謂的初層。袋式除塵器的過濾作用主要是依靠這個初層以及逐漸堆積起來的粉塵層進(jìn)行的，即使過濾很微細(xì)(1µ，m左右)的粉塵也能獲得較高的除塵效率(>99%)。隨著粉塵在初層基礎(chǔ)上不斷積聚，使其透氣性變壞，除塵器的阻力增加，雖然此時濾袋的除塵效率也增大，但阻力過大會使濾袋極易損壞或因濾袋兩側(cè)的壓差過大，使空氣通過濾袋孔眼的速度(過濾速度)過高，將已粘附的粉塵帶走，反而使除塵效率下降。因此，袋式除塵器運(yùn)行一定時間后要及時清灰，清灰時又不能破壞初層，以免除塵效率下降。袋式除塵器的清灰方法有三種：機(jī)械搖動清灰，逆氣流反吹和振動聯(lián)合清灰，脈沖噴吹清灰。
4.1機(jī)械搖動清灰
機(jī)械搖動清灰是先關(guān)閉除塵風(fēng)機(jī)，然后通過一臺搖動電機(jī)的往復(fù)搖動給濾袋一個軸線方向的往復(fù)力，濾袋又將這一往復(fù)力轉(zhuǎn)換成徑向的抖動運(yùn)動，使附在濾袋上的粉塵下落。顯然在過濾狀態(tài)時，由于濾袋受氣流的壓力而成柱狀，搖動軸的往復(fù)運(yùn)動就不能轉(zhuǎn)換成濾袋的徑向抖動，這就是必須停機(jī)清灰的原因。為了充分利用粉塵層的過濾作用，選擇的過濾速度較低，清灰時間間隔較長(當(dāng)阻力達(dá)到400-600Pa時清灰為宜)，即使用普通的棉布做濾料，也會有較高的除塵效率。這種清灰方法的除塵器結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，適合小風(fēng)量、低濃度和分散的揚(yáng)塵點的除塵，但不適合除塵器連續(xù)長時間工作的場合。
4.2逆氣流反吹清灰
從相反方向反吹空氣通過濾袋和粉塵層，利用氣流使粉塵從濾袋上脫落。采用氣流清灰時，濾袋內(nèi)必須有支撐結(jié)構(gòu)，如撐環(huán)或網(wǎng)架，以避免把濾袋壓扁、粘連，破壞初層。
反吹空氣可以有專門的風(fēng)機(jī)供給，也可以利用除塵器本身的負(fù)壓從外部吸入，采用后者時，除塵器本身的負(fù)壓值不得小于500Pa。清灰過程是分組進(jìn)行的，某一組濾袋清灰時，反吹空氣閥門自動打開，同時凈化空氣出口閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。對于利用大氣反吹的除塵器，當(dāng)阻力達(dá)到600-1000Pa時清灰為宜；對于利用風(fēng)機(jī)反吹的除塵器，當(dāng)阻力達(dá)到800-1200Pa時清灰為宜，清灰時間約為30-60s，清灰的時間間隔約為3-8min。這種清灰力一法的除塵器處理風(fēng)量大，因采用分室結(jié)構(gòu)，故可在不停機(jī)的條件下維修檢查。清灰機(jī)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。如濾袋采用內(nèi)濾式，粉塵均集聚在濾袋的內(nèi)表面上，檢查人員或換袋人員的勞動條件大為改善。
4.3脈沖噴吹清灰
含塵氣體通過濾袋時，粉塵阻留在濾袋外表面，凈化后的氣體經(jīng)文丘里管從上部排出。
每排濾袋上方設(shè)一根噴吹管，噴吹管上設(shè)有與每個濾袋相對應(yīng)的噴嘴，噴吹管前端裝設(shè)脈沖閥，通過程序控制機(jī)構(gòu)控制脈沖閥的啟閉。脈沖閥開啟時，壓縮空氣從噴嘴高速射出，帶著比自身體積大5-7倍的誘導(dǎo)空氣一起經(jīng)文丘里管進(jìn)入濾袋。濾袋急劇膨脹引起沖擊振動，使附在濾袋外的粉塵脫落。當(dāng)阻力達(dá)到1-1.5kPa時清灰為宜。壓縮空氣的噴吹壓力為500-600kPa，脈沖周期(噴吹的時間間隔)為60s左右，脈沖寬度(噴吹一次的時間)為0.1-0.2s。脈沖噴吹清灰的優(yōu)點是清灰過程不中斷濾料工作，能實現(xiàn)粘附性強(qiáng)的粉塵脫落，清灰時間間隔短，可選用較高的過濾速度。缺點是脈沖噴吹需要有壓縮空氣源。
4.3.1噴吹壓力
噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大，誘導(dǎo)的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，袋濾器壓降下降越明顯。為對由QMF-100型脈沖閥組成的噴吹系統(tǒng)的測定結(jié)果。由圖5可見，在袋式除塵器壓降限定后，噴吹壓力越高，處理能力越大。在噴吹間隔及噴吹時間不變的情況下，噴吹壓力增加，允許入口含塵濃度可以相應(yīng)提高。但噴吹壓力過高，也會出現(xiàn)過度清灰現(xiàn)象，反而影響凈化效率，即袋式除塵器出現(xiàn)瞬間“冒灰”現(xiàn)象，同時耗氣量增加，浪費(fèi)能源。由此可見，噴吹壓力過低或過高都會影響過濾效果。試驗表明，壓縮空氣的壓力相當(dāng)大的一部分消耗在克服噴吹系統(tǒng)本身的阻力上，其數(shù)值可達(dá)0.2MPa以上，其中脈沖閥的阻力占很大部分。近年來出現(xiàn)幾種低阻脈沖閥，如直通脈沖閥和雙膜片低壓脈沖閥等，由于其內(nèi)阻降低很多，也使噴吹壓力相應(yīng)降低，即低壓噴吹系統(tǒng)。噴吹壓力最低可達(dá)0.2-0.3MPa。此外，加大氣包及噴吹管直徑，以噴嘴代替噴孔等均可降低噴吹壓力。DMF-F屬于低壓脈沖閥，而DMF-Z為高壓脈沖閥，它們本身的壓力損失不同，要求噴吹壓力也應(yīng)不同。噴吹壓力除了考慮脈沖閥阻力外，還應(yīng)考慮濾袋長度，短濾袋采用低的噴吹壓力，長濾袋噴吹壓力要相應(yīng)增大。對于濾袋長為2000mm、低壓直通脈沖閥，噴吹壓力0.45-0.55MPa。扁袋除塵器一般采用高壓角式脈沖閥，噴吹壓力可適當(dāng)提高到0.6MPa。
4.3.2噴吹間隔
噴吹間隔的長短直接影響到除塵器的壓降。對采用定時控制的脈沖袋式除塵器，噴吹間隔由脈沖控制儀設(shè)定，定時噴吹(開環(huán)控制)。通過調(diào)整脈沖間隔，可使除塵器壓降基本保持穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。在不影響正常運(yùn)行的條件下，應(yīng)盡量延長脈沖間隔，這樣可以減少壓縮空氣耗量，還可以減少脈沖閥膜片及濾袋的損壞，延長使用壽命。延長噴吹間隔，噴吹系統(tǒng)耗電量雖然少了，但由于除塵器壓降增加過多，會增加引風(fēng)機(jī)的耗電量。
4.3.3噴吹時間
噴吹時間(又稱脈沖寬度)即脈沖閥開啟噴吹的時間。一般噴吹時間越長，噴人濾袋內(nèi)的壓縮空氣量也越多，清灰效果好。但噴吹時間增加到一定值后，對清灰效果的影響并不明顯。圖6為QMF-100型脈沖閥在過濾速度和入口含塵濃度一定時，不同噴吹壓力下，噴吹時間和除塵器壓降的關(guān)系。由圖6可見，開始，隨噴吹時間的增加，除塵器壓降下降很快，而噴吹時間達(dá)到一定值時，壓降下降很少，但壓縮空氣量卻成倍增加。因此想通過調(diào)節(jié)噴吹時間來降低除塵器的壓降是有限的，一般噴吹時間在0.1-0.2s，通常取0.15s。
4.3.4壓縮空氣耗量
壓縮空氣耗量主要取決于噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時間、脈沖閥型式和口徑以及濾袋數(shù)等因素。圖7為QMF-100型脈沖閥在過濾風(fēng)速一定而噴吹壓力不同時，噴吹時間與耗氣量的關(guān)系。除塵器的總耗氣量Q可按下式計算：
Q=a•n•q/T(8)
式中：Q—除塵器耗氣量，m3/min；
a一附加系數(shù)(包括管道漏氣)取1.2；
n—脈沖閥數(shù)量，個；。
q—每個脈沖閥噴吹一次耗氣量m3；一般噴吹時間0.15s；
T一脈沖周期，min。
如對于QMF-100型脈沖閥，當(dāng)噴吹壓力為0.5--0.7MPa，噴吹時間為0.1-0.2s時，每個脈沖閥噴吹一次的耗氣量0.01-0.034m3；當(dāng)噴吹壓力為0.4--0.57MPa，噴吹時間為0.2-0.3s時，每個脈沖閥噴吹一次的耗氣量0.025--0.036m3。
5結(jié)語
石材工業(yè)中的粉塵對生產(chǎn)空間的內(nèi)外環(huán)境的危害是眾所周知的，也是當(dāng)前迫切需要解決的問題。除了配置合適的除塵設(shè)備外，尚需用戶了解除塵器的除塵機(jī)理、操作條件和影響因素。正確使用和維護(hù)除塵設(shè)備，既可使其發(fā)揮最大的除塵效果，還可以延長使用壽命。當(dāng)然，與除塵器配套的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和風(fēng)量等參數(shù)也會直接影響除塵效果，在設(shè)計、使用過程中亦應(yīng)一起考慮。除塵效率與過濾速度、氣體的含塵濃度和連續(xù)運(yùn)行的時間有關(guān)。過濾速度、氣體的含塵濃度和連續(xù)運(yùn)行的時間又是相互制約的。處理含塵濃度高的氣體時，清灰時間間隔應(yīng)盡量縮短；進(jìn)口含塵濃度低、清灰時間間隔短、清灰效果好的除塵器，可以選用較高的過濾速度；相反，則應(yīng)選擇較低的過濾速度。隨著袋式除塵器在石材工業(yè)中的長期應(yīng)用和理論研究的不斷深人，如設(shè)計參數(shù)、過濾機(jī)理、濾料性能、設(shè)備結(jié)構(gòu)和清灰方法等工作的進(jìn)一步研究，袋式除塵器在石材工業(yè)的生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)中將發(fā)揮更大的作用。
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