干粉砂漿除塵濾料阻力的研究

大氣網(wǎng)訊:【摘要】根據(jù)環(huán)境保護部制定的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB 4915-2013），水泥制品生產(chǎn)在標準狀態(tài)下顆粒物排放限值必須達到20mg/m³（無大氣污染物特別排放限值下），才能允許排放到大氣中。干混砂漿攪拌站生產(chǎn)的干粉砂漿所產(chǎn)生的大氣污染物主要為石英砂和水泥，根據(jù)此類粉塵性質(zhì)，干混砂漿攪拌站一般采用袋式除塵器此類設(shè)備對顆粒物粉塵進行凈化，使其達到國家大氣污染物排放標準。

【關(guān)鍵詞】濾料阻力；袋式除塵器；過濾風速；干粉砂漿

前言：

袋式除塵器由于其過濾效率高，運行穩(wěn)定，適應(yīng)性強等優(yōu)點，在各個工業(yè)除塵領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。除塵布袋作為袋式除塵器核心部件，其性能和阻力大小是設(shè)計除塵器的重要參數(shù)。袋式除塵器的設(shè)計制造需執(zhí)行《袋式除塵器技術(shù)要求》（GB/T6719-2009）這一國家標準。

一、濾料的阻力計算

1、袋式除塵器的系統(tǒng)阻力ΔP0一般由除塵器的結(jié)構(gòu)阻力ΔPc、清潔濾料阻力期ΔP和濾料上積附的粉塵層的阻力ΔPd三部分組成，其中結(jié)構(gòu)阻力ΔP指由除塵器進、出口閥門及其分布管道引起的局部阻力和沿程阻力，可借助相關(guān)設(shè)計手冊規(guī)定的計算公式計算確定，通常為200～500Pa，此部分阻力不可避免，但可以通過采用合理的結(jié)構(gòu)和流體動力設(shè)計而盡可能減少，使其不超過除塵器總阻力的20％～30％；潔凈濾料阻力和粉塵層阻力，受濾料結(jié)構(gòu)、煙塵性狀、過濾負荷、運行工況等多種因素影響，具有隨機變化的不確定性。在各種文獻中關(guān)于除塵濾料的阻力的表示方式有很多 ，但是沒有一個統(tǒng)一的標準。在除塵系統(tǒng)中，濾布產(chǎn)生的阻力占整個系統(tǒng)的很大一部分，它包括濾布本身的阻力ΔP（一般為50～200Pa）和濾布上的粉塵層產(chǎn)生的阻力ΔPd（500 ～2500Pa）。過濾阻力占除塵器總阻力的主要份額，具體計算方法如下。

潔凈濾料阻力值

潔凈濾料在本質(zhì)上不是一個真正意義上的“過濾元件”，而只是作為實際起過濾作用的一次粉塵層的依附體，但潔凈濾料本身的結(jié)構(gòu)及阻力特性，對粉塵層的建立以及總體過濾性能起著關(guān)鍵作用。在工業(yè)除塵領(lǐng)域?qū)Υ匠龎m器選用過濾速度偏低，氣體在濾料中的流動屬于黏性層流，清潔濾料的阻力ΔP(Pa)與過濾速度成正比，可用下式表示：

ΔP=ξoμv

式中μ——流體的動力粘性系數(shù)(Pa·s)；

v——過濾速度(m／s)；

ξo——濾料阻力系數(shù)(1／m)，見表2一l。

由于粉塵層阻力Δpd與粉塵層自身的性質(zhì)、過濾風速和氣體的性質(zhì)等多項因素有 關(guān)，我們在計算粉塵層阻力Δpd時可以選用達西公式進行計算，因此，空氣通過粉塵層的 阻力降為：

由表可以看出潔凈濾料阻力△p。通常為50—200Pa，與纖維規(guī)格、濾料結(jié)構(gòu)及后處理方式有關(guān)，一般長纖維濾料高于短纖維濾料，機織濾料高于非織氈濾料，表面涂覆濾料高于未處理濾料。在工程實踐中，常用另一指標——透氣率表示潔凈濾料的阻力特性，其定義是在規(guī)定壓差(200Pa)條件下，濾料對空氣的過濾速度[單位為m³／(㎡.min)]。透氣率越大，表示潔凈濾料的阻力越小。通常濾料上沉積的粉塵負荷量為0.1～0.3kg/㎡,壓降達1000～1500Pa時,即需要進行清灰。一般濾袋阻力達到250mmH2O(2500Pa)要求更換濾袋。

2、過濾風速與過濾阻力的關(guān)系

過濾阻力的大致計算公式如下：

△Pd=(A十B)VFm

式中：△Pd——過濾阻力，Pa；

A——附著粉塵過濾系數(shù)；

B——濾袋阻尼系數(shù)；

VF——過濾風速，m/min；

m——濾袋性能系數(shù)。

上述系數(shù)可從相關(guān)的資料中查得，這里不做詳細敘述。

3、過濾阻力還可按計算濾塵量的辦法來查表計算。

過濾阻力隨濾料上粉塵量的增大而增大，濾料不同，單位濾料面積上容塵量也不同，根據(jù)濾塵量、過濾風速、過濾阻力三者關(guān)系查閱相關(guān)資料得出，當濾塵量一定時，過濾風速增加1倍，阻力增加25～50；即使過濾風速增加2倍，阻力增加亦不到80%，而且過濾風速越低，阻力增加的百分比越小；反過來說，當濾塵量一定，過濾風速降低1倍時，阻力降低不到30%.可見，過濾風速的增減與過濾阻力的增減不成正比。綜上所述：盲目地降低過濾風速，并不能完全保證提高除塵效率，也不一定能夠降低過濾阻力，還可能造成不必要的經(jīng)濟損失；辦要在充分了解粉塵性質(zhì)及系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化除塵器本體結(jié)構(gòu)設(shè)計，正確進行經(jīng)濟技術(shù)分析，才能合理地確定過濾風速。

4、實驗的測試方法

在測定濾布阻力特性實驗中可以測試濾料在清潔狀態(tài)下過濾阻力隨過濾風速的變化關(guān)系同時也可以測試濾料在發(fā)塵狀態(tài)下過濾阻力隨過濾風速的變化關(guān)系。

a、 濾料阻力的測定。濾料的阻力壓力損失就是濾布前后測點的全壓差，即：

ΔP=Pq1-Pq2-ΔPm-ΔPz

式中：ΔP為濾布的阻力，即空氣通過濾料時的壓力損失，Pa；Pq1、Pq2為被 測濾料前后測試截面的全壓，Pa；Pj1、Pj2為被測濾料前后測試截面的靜壓， Pa；ΔPm為被測濾料的前后壓力測試截面之間的管道沿程阻力，Pa；ΔPz為被測濾料前 后壓力測試截面之間管道的總的局部阻力，Pa。

由于被測試濾料前后管道截面積相等，同時假設(shè)可不考慮漏風和氣流密度在被測濾 料前后的微小變化，則前后過濾風速變化很小，可以近似認為前后動壓相等，因此可以用靜 壓差來代替全壓差。需要注意的是濾布前后的靜壓測試點應(yīng)該布置在管段的氣流穩(wěn)定段；同時，因為被測試濾 料的前后壓力測定面之間的管道沿程阻力和局部阻力之和很小，相對于濾布的阻力可以忽略 不計，所以被測試濾料的阻力可簡化用下式表示：

ΔP=Pj1-Pj2

二、濾料性能和過濾風速的關(guān)系

過濾風速是指氣體通過濾材的平均速度。過濾速度代表袋式除塵器處理氣體能力的重要技術(shù)經(jīng)濟指標,同時,過濾速度對捕集效率亦有顯著影響。實驗證明,過濾速度增大一倍,粉塵通過率可能增加2倍甚至4倍以上。由查表得知出口含塵濃度與過濾速度的關(guān)系，由此可見,剛清灰后,由于濾料上的粉塵大部分被清除,致使捕集效率短期顯著下降,隨著積塵量的增加,效率不斷增加,壓降也增加,至清灰前效率最高。過濾速度高還會導致濾料上迅速形成粉塵層,引起清灰頻繁,因此,通常總是希望過濾速度選擇得低一些。對于濾筒式除塵器，過濾風速一般為0.6～1.2m/min。最理想的過濾風速為0.8m/min。當粉塵濃度較高時，可以考慮選擇較低的過濾風速，降低了過濾風速有利于提高除塵器的過濾效率，延長濾筒使用壽命，降低工作阻力，改善通風性能。但除塵器造價有所提高，但在有些特殊情況下，濾筒除塵器的過濾風速也可選到2m/min以上。

三、分析與結(jié)論

綜上所述一般袋式除塵器的阻力由除塵器結(jié)構(gòu)阻力、濾料阻力、濾袋粉塵殘留阻力（初層）和堆積粉塵層阻力四部分組成，傳統(tǒng)的袋式除塵器的結(jié)構(gòu)阻力和濾料殘留阻力較大，其節(jié)能的根本措施主要有：

1、降低氣流在除塵器內(nèi)的流動速度并采取導流措施使氣流合理運動，這樣可以降低袋式除塵器的結(jié)構(gòu)阻力；

2、采用覆膜濾料和超細纖維高密面層濾料，可顯著降低濾袋粉塵殘留阻力和粉塵層厚度；

3、合理的清灰周期和清灰強度可減少粉塵層厚度降低粉塵層阻力。