布袋除尘器是除尘器中中的一种,它主要应用在一些大型的产房里,特别是那些粉尘很多的工厂。在我们的日常生活中我们很少看见,但是对于环境空气的质量它却有直观重要的作用,而一般布袋除尘器的滤料就是合成纤维、天然纤维或玻璃纤维织成的布或毡。
工作机理
袋式除尘器的工作原理是:依靠编织的或毡织(压)的滤布作为过滤材料,当含尘气体通过滤袋时,粉尘被阻留在滤袋的表面,干燥空气则通过滤袋纤维间的缝隙排走,从而达到分离含尘气体粉尘的目的。它的工作机理是粉尘通过滤布时产生的筛分、惯性、黏附、扩散和静电等作用而***集。
1.筛分作用
含尘气体通过滤布时,滤布纤维间的空隙或吸附在滤布表面粉尘间的空隙把大于空隙直径的粉尘分离下来,称为筛分作用。对于新滤布,由于纤维之间的空隙很大,这种效果不明显,除尘效率也低。
只有在使用一定时间后,在滤袋表面建立了一定厚度的粉尘层,筛分作用才比较显著。清灰后,由于在滤袋表面以及内部还残留一定量的粉尘,所以仍能保持较好的除尘效率。
对于***毡或起绒滤布,由于毡或起绒滤布本身构成厚实的多孔滤层,可以比较充分发挥筛分作用,不完全依靠粉尘层来保持较高的除尘效率。
2.惯性作用
含尘气体通过滤布纤维时,大于1μm的粉尘由于惯性作用仍保持直线运动撞击到纤维上而***集。粉尘颗粒直径越大,惯性作用也越大。过滤气速越高,惯性作用也越大,但气速太高,通过滤布的气量也增大,气流会从滤布薄弱处穿破,造成除尘效率降低。气速越高,穿破现象越严重。
3.扩散作用
当粉尘颗粒在0.2μm以下时,由于粉尘极为细小而产生如气体分子热运动的布朗运动,增加了粉尘与滤布表明的接触机会,使粉尘***集。这种扩散作用与惯性作用相反,随着过滤气速的降低而增大,粉尘粒径的减小而增强。以玻璃纤维为例,纤维越细除尘效率越高(见表)。但纤维直径细的压力损失要比粗的纤维大,耐蚀性也越细越差。根据可查的文献,确定出了7个影响袋式除尘器除尘效率的因素,建立起其中6个工作条件因素与除尘效率之间的关系。通过***段,得出第七个因素,布袋的寿命周期,对除尘效率的影响,确定出布袋为研究除尘过程***为关键的一个环节。接着,构建了敏感度函数,分析除尘效率的变化相对于6个条件因素变化时的敏感程度。得到了除尘效率随着不同因素变化的敏感度大小。结果表明,只要在正常的运行条件下,除尘效率对各因素的敏感程度非常小,也就是说除尘效率能够保持较为稳定的状态。之后,将袋式除尘系统划分为箱体、过滤、清灰、排灰四个子系统。利用模糊分析确定箱体、清灰和排灰系统的可靠度。通过分析布袋的寿命周期,结合仿真的手段,确定过滤系统的可靠度。由于四个系统间存在着串联的关系,基于系统可靠度分析的原理,建立了整个除尘系统的可靠性函数。
接着,在可靠性函数的基础上,分两步进行了模拟仿真。
在***步的仿真模型中,考虑到检修的周期较短,将布袋的可靠性作为过滤系统的可靠性。在认为每个工作中的布袋都能发挥出100%***的前提下,通过模拟计算每个时间点布袋的损坏个数,来确定过滤效率下降的程度,从而计算出除尘效率的值。结合具体的焚烧过滤数据,仿真出每天输入到系统的***浓度的波动,并***终仿真出每日输出***浓度的值。
在第二步的仿真模型中,我们对每个布袋的实际工效进行了修正。认为每个布袋的实际工作工效都是随时间、随各因素变化的并且拥有极大值点的函数。通过文献确定了每个布袋的工效相对于时间变化和各因素变化的函数关系,然后结合稳定性模型,建立了修正后的过滤效率仿真模型。
***后,利用建立的仿真模型,对问题进行求解。
先利用***步和第二步建立的仿真模型模拟计算并进行分析,得到两种不同前提假设下,在经济因素(检修周期的长短等)的限制下,除尘效率的稳定性以及除尘效率的上限。参考***排放的指标,进一步确定了焚烧厂可能的扩建上限。之后从三个不同的情景进行考虑,仿真出排除***浓度和除尘效率随着输入***量、检修周期和焚烧除尘炉使用年限的变化趋势,分析并确定了潜在的综合监控监测方案。
再通过比较***步的仿真模型和修正过后的第二步仿真模型,比较相同工作条件下得到的不同结果,从技术因素的角度考虑,确定了在新的除尘技术替代旧的除尘技术的条件下,除尘效率的稳定性、变化情况以及***大的提升上限。