除塵器的空氣過(guò)濾與凈化技術(shù)

與凈化處理粉塵顆粒物的各種除塵技術(shù)不同，空氣過(guò)濾技術(shù)是凈化處理送風(fēng)系統中室外 空氣中懸浮顆粒的技術(shù)。所以采用空氣過(guò)濾技術(shù)的目的是為了滿(mǎn)足室內衛生標準1生產(chǎn)工藝 對空氣質(zhì)量的要求以及潔凈間、無(wú)菌室等特殊要求。

第一節空氣過(guò)濾理論

過(guò)濾就是利用多孔體從氣體中除去分散粉塵顆粒的凈化過(guò)程。過(guò)濾時(shí)，由于慣性碰撞、 攔截、擴散以及靜電力、重力等作用，使懸浮于氣體中的粉塵顆粒沉積于多孔體表面或容納 于多孔體中。作為過(guò)濾器的多孔體材料，其結構是纖維狀的、多孔狀的，或者是這些結構的 組合體，統稱(chēng)過(guò)濾材料。

含顆粒的流體以一定速度通過(guò)過(guò)濾材料時(shí),其中的顆粒在其表面被捕集，并逐漸形成粉 塵層，其中少部分還可能嵌人濾料內部。此粉塵層也就成為新的過(guò)濾材料，從而提高了捕集 效率。但隨著(zhù)粉塵層的加厚，過(guò)濾材料的透氣性逐漸降低，阻力相應增加。此時(shí)必須除去粉 塵層，或稱(chēng)再生6過(guò)濾過(guò)程需定期地進(jìn)行清灰再生，也可以定期更換被堵塞的濾料。

一、空氣過(guò)濾的特征

空氣過(guò)濾與袋式除塵技術(shù)都屬于過(guò)濾凈化技術(shù)的范疇，他們的工作原理有許多相同之 處，其區別在于：

①空氣過(guò)濾技術(shù)多用于通風(fēng)及空調進(jìn)氣系統中，凈化大氣中的粉塵顆粒，使進(jìn)人室內 的空氣更為清潔干凈。利用空氣過(guò)濾不僅能捕集亞微米粒子，甚至能捕集有毒粒子及承擔某 些生產(chǎn)工藝過(guò)程中空氣的超細凈化。

②空氣過(guò)濾器的纖維組織常是金屬網(wǎng)格、無(wú)紡織物或特殊紙質(zhì)濾材，可根據凈化的不 同要求使用不同的濾材，但其空隙率比袋式除塵所用濾料空隙率大得多。

③空氣過(guò)濾器的人口質(zhì)量濃度一般低于5mg/ms，比袋式除塵器排出口的質(zhì)量濃度低 得多?？諝膺^(guò)濾器的出口質(zhì)量濃度有的可以低到以lffi3空氣幾個(gè)微粒計算，這是任何除塵 器都不能達到的。

④空氣過(guò)濾器的過(guò)濾速度較高，一般為0.1?2.5m/s，而袋式除塵器過(guò)濾速度很低， —般為0. 6?1. 6m/min，兩者相差10?60倍。

二、空氣過(guò)濾理論

在過(guò)濾技術(shù)中，濾材是用于捕集顆粒的捕集物，它是由許多單個(gè)的捕集體（或球形顆 粒）以一定方式排列組合而成的，在單個(gè)捕集體之間還存在有孔隙。一般的顆粒尺寸往往遠 小于這些孔隙，所以篩濾效應的作用是非常小的（濾材表面形成粉塵堆積的塵濾層篩分作用 除外），顆粒之所以能從氣體中被分離出來(lái)，主要是依靠慣性碰撞、直接攔截、擴散以及重 力沉降、靜電吸引等作用。這些都與非均一繞流捕集體時(shí)的運動(dòng)情況有

1.孤立捕集體的捕集機理 當氣體夾帶顆粒流過(guò)單獨的捕集體（圓柱纖 維)時(shí)，有可能產(chǎn)生的捕集機理如圖7-1所示。當 待凈化的氣體繞過(guò)捕集體時(shí)，流線(xiàn)要偏析，并且 氣體中的顆粒因其大小不同產(chǎn)生不同的被捕集機 理：①其中較大顆粒由于慣性作用仍然向前作直 線(xiàn)運動(dòng)，于是就脫離流線(xiàn)而撞到捕集體上，產(chǎn)生 “慣性碰撞”；②有些較小的顆粒則仍然跟隨流線(xiàn) 而運動(dòng)，若顆粒半徑小于流線(xiàn)到捕集體表面的距 離，此種顆粒也會(huì )被捕下來(lái)，產(chǎn)生“直接攔截”；

③更細的微粒雖遠離捕集體，但在布朗擴散作用 下，也有可能會(huì )撞到捕集體上，產(chǎn)生“擴散效 應④若在外力作用卞，如重力、靜電力等，則 顆粒產(chǎn)生沉降作用，也可能會(huì )撞到捕集體分別稱(chēng)為“重力沉降”、“靜電吸引”等效應： 由此可見(jiàn)，捕集機理是多種效應的綜合，其影響因素有流速、粒徑、溫度、外力場(chǎng)等，是十 分復雜的，它們的影響趨勢如圖7-2所示。一般在粒徑很小時(shí)，以擴散效應為主；粒徑大及 流速高時(shí)，慣性效應作用突出；攔截效應則介于其間；重力沉降在大粒徑、低流速下有較大 作用；化纖織物的靜電作用產(chǎn)生靜電效應。如果顆粒與捕集體間有溫度梯度，則有熱遷移效 應，但在空氣過(guò)濾器內這種作用很小。

2.復合捕集物的捕集效率

實(shí)際的過(guò)濾器內，捕集體是以一定方式組合成群體的。氣體繞流孤立捕集體的情況顯然 與繞流復合捕集物中單個(gè)捕集體的情況 有所不同，這樣復合捕集物中單個(gè)捕集 體的捕集效率就會(huì )與孤立捕集體的不同，

要做一定修正。當含有顆粒的氣體連續 不斷地碰撞許多個(gè)捕集體，這和一次碰 撞孤立捕集體也有所不同，可見(jiàn)過(guò)濾器 的過(guò)濾機理是很復雜的，所以實(shí)際工程 應用中往往要借助于實(shí)驗獲得一些數據 和經(jīng)驗。

復合捕集物的捕集作用與孤立捕集 體的重大區別在于孤立捕集體不產(chǎn)生篩分作用，而復合捕集物則產(chǎn)生篩分作用。復合捕集鞠

甴孤立捕集體組合在一起，形成無(wú)數細小孔道，這些孔道可以有效阻留粒徑較大的微粒。粉 塵堆積產(chǎn)生架橋現象又會(huì )形成新的?和產(chǎn)生新的篩分作用，并進(jìn)一步捕集更細小的塵粒， 隊而提高復合捕集體的除塵效果。

(9)過(guò)濾器的捕集效率

在研究捕集機理時(shí)都做了一定的假設：①粉塵顆粒到達捕集體表面時(shí)就被捕集；②已附 在捕集體表面的顆粒對以后的捕集過(guò)程沒(méi)有影響。實(shí)際的過(guò)濾過(guò)程要復雜得多，因為顆粒還

會(huì )有反彈，還會(huì )被氣流二次沖刷下來(lái)，造成返混而降低效率；但也因濾材上附有粉塵層而提 高捕集效率。

假設隨著(zhù)粉塵層之增厚，每根纖維（捕集體）均勻地變粗，單個(gè)捕集體的效率&也會(huì ) 發(fā)生變化。通過(guò)因式分解，得出過(guò)濾器的捕集效率隨時(shí)間？的變化為：

”-(卜一4-5々fe>] 的)

式中，7為捕集物的捕集效率；￡為空隙率；"為氣體的黏度；ps, 為氣體及顆粒的 密度;夂A為顆粒及纖維的直徑；7T為單體捕集體的捕集效率；4為過(guò)濾時(shí)間；Ci為入 口含塵質(zhì)量濃度。

在時(shí)間間隔r內的平均效率為：

7av (:7-.2>

實(shí)際應用中空氣過(guò)濾器的效率都是通過(guò)試驗或現場(chǎng)實(shí)測取得的。為了使試驗有統一的標 準，國家對試驗粉塵、試驗裝置和試驗方法做了統一規定。

三、空氣過(guò)濾器的性能表示

空氣過(guò)濾器的性能通常用過(guò)濾效率、穿透率、過(guò)濾阻力、過(guò)濾速度和容塵量等參數

1.過(guò)濾效率

過(guò)濾效率定義為在額定風(fēng)量下過(guò)濾器前后空氣含塵質(zhì)量濃度之差與過(guò)濾器前空氣含塵質(zhì) 量濃度之比的百分數。不同形式空氣過(guò)濾器的過(guò)濾效率變化范圍很大。因此檢查過(guò)濾效率往 往采用不同顆粒大小的試驗塵和檢測方法。對效率低的粗效過(guò)濾器，可采用人工塵或模擬大 氣中粉塵的大氣試驗塵，而對效率高的空氣過(guò)濾器，則采用平均塵粒粒徑為0. 3fzm的人工 試驗塵和相應的檢驗方法：如鈉焰法、油霧法、鄰苯二甲酸二辛酯法等。顯然，對同一種過(guò) 濾器，不同的試驗塵和檢測方法的結果是不同的，相互之間沒(méi)有可比性。因此，空氣過(guò)濾器 酐標明的過(guò)濾化效率是指對某種特定的試驗塵和檢測方法所測得的結果。這一點(diǎn)與袋式除塵 器的除塵效率是不同的?？諝膺^(guò)濾器的過(guò)濾效率常用下式表達：

X100M = fl :X 1M 涔 （7，3)

不同級別的過(guò)濾器串聯(lián)使用時(shí)，總過(guò)濾效率訓可按下式計算：

= (7-4)

f■‘ 式中,?…tf0刀虹濾效卑祐廉單tvAuv 乃為並猜蘿,気的含塵歐骨波度： fl. ???, !??為第一、第二直至”級過(guò)濾器的效率。

當含塵質(zhì)量濃度以“mg/m3”計時(shí)，其效率稱(chēng)為計重效率；以“粒/L”計時(shí)，稱(chēng)為計 霞敗率；當以某一粒徑范圍內的顆粒濃度“粒/L”計時(shí)，稱(chēng)為粒徑分組計數效率。

2.穿透率

粉塵顆粒通過(guò)過(guò)濾而未能過(guò)濾下來(lái)的顆粒數量稱(chēng)為穿透率。穿透率與過(guò)濾效率之和為

100^,穿透率用下式表示s

K^—X100% = l-ri (f-li

m

式中，K為穿透率，％;其他符號同前。

空氣過(guò)濾器運行初始階段，粉塵的穿透率較高，隨著(zhù)在運行過(guò)程中過(guò)濾器上粉塵的增 加，凈化效率有所增加，穿透率降低，因而過(guò)濾器運行穩定后穿透率穩定降低，顯然這對運 行要求是有利的。

■3.阻力

:#氣過(guò)濾器的阻力在運行之初和以后的運行過(guò)程中是不斷變化的，因而通常采用兩種阻 力（初阻力及終阻力）來(lái)表示其性能。過(guò)濾器的初阻力是指過(guò)濾器未積塵時(shí)在額定風(fēng)量下的 阻*?■.終阻力是指過(guò)濾器使用一定時(shí)間后，其積坐量達到一定數量時(shí)的阻力。因此終阻力與

容塵量有關(guān)4終阻力的確定，除了濾料本身的因素外，還要考慮過(guò)濾速度H及其他技術(shù)經(jīng)濟 指標，一般都把達到初阻力2?4倍時(shí)的阻力定為終阻力。

過(guò)濾阻力用下式表示：

hp ==av +bvz (7-6)

式中，Af為過(guò)濾阻力，Paj r為過(guò)濾器的迎風(fēng)面速度.印/s.; a、6為實(shí)驗系數，由制 造單位提供。

隨著(zhù)使用時(shí)間的增長(cháng)，過(guò)濾器上的粉塵量逐漸增多,壓力損失也隨之增大。

4-面速度和過(guò)濾速度

衡量過(guò)濾器處理風(fēng)量的能力通常用面速度表示，有時(shí)也用過(guò)濾速度表示，對平板過(guò)濾器

來(lái)說(shuō)二者是一致的。

面速度是指過(guò)濾器斷面上通過(guò)的氣流速度，一般以fli/s表示K ,過(guò)濾速度是指通過(guò)過(guò)濾 器濾料面稷上的氣流速度。由于對過(guò)濾器的要求不同，在鍵濾器內設置的濾料面積也不同， 有時(shí)大于過(guò)濾器的斷面面積數十倍。因而過(guò)濾速度比面速度小，通常用m/miri或cm/s 表不。

過(guò)濾速度的大小與過(guò)濾器的性能有直接關(guān)系。過(guò)濾速度過(guò)高會(huì )降低凈化效率，增加阻

力;-因此為了降低阻力，高效過(guò)濾器的濾速通常都很小，而過(guò)濾料的面積則很大。

面速度一般用下式表示：

? =夢(mèng) 17-7)

式中，為迎風(fēng)面速度，ifl/約Q為通過(guò)過(guò)濾器的風(fēng)量，mVsi: J為過(guò)濾器迎風(fēng)面 積，jm2 ■>

應當指出，過(guò)濾器迎風(fēng)面積是指空氣過(guò)濾器框內面積，計算時(shí)不應把邊框包括在內。

5.容塵量及壽命

空氣過(guò)濾器的容塵量是指過(guò)濾器由初阻力變化到終阻力時(shí)所能容納和截留的額定粉塵 量，琪每平方米過(guò)濾面積上的粉塵量（kg)表示。對于空氣過(guò)濾器，容塵量具有比:一般工 業(yè)除塵器（如袋式除塵器）更為重要的意義，因為餘塵器在達到額定的容塵量時(shí)，往往通過(guò) 清灰使黏附于除塵器濾料上的粉塵落人灰斗，阻力下降，重新恢復到接近原來(lái)的狀態(tài)。但對

氣過(guò)濾器則不然，過(guò)濾器達到額定容塵量后需要取下來(lái)清洗再生（如泡沫過(guò)濾器），有 *重新更換濾料。因而容塵量的大小也決定了過(guò)濾器的壽命。容塵量愈大，過(guò)濾器的壽命 .由此可見(jiàn)容塵量是表示空氣過(guò)濾器壽命長(cháng)短的一項重要性能指標。

容塵量的多少與空氣過(guò)濾器濾材有關(guān)，比較理想的濾材結構是梯度型結構，即濾材結構 疏吃過(guò)渡到密集.這種結構既能得到較大的容塵量，又能獲得最高的效率。

相關(guān)的除塵產(chǎn)品推薦：

LMC-H型濾筒式脈沖除塵…

LMC-L濾筒除塵器

LMC-L型濾筒脈沖除塵器…

水煤漿鍋爐除塵器