浅谈袋式除尘器滤料的正确选用

浅谈袋式除尘器滤料的正确选用

◇山东省枣庄市公路局王文

◇山东省济宁市公路局何卫

◇山东省利津县交通局刘金玲

沥青混合料拌和机在生产过程中，其烘干、筛分、称量和搅拌等工序会有大量粉尘和燃料燃烧所产生的有害废气排出，它们均会造成自然环境的污染。现代沥青混合料拌和机都采用旋风式除尘器和袋式除尘器组成的两级除尘装置，尽可能地将粉尘污染物收集起来，以减少对自然环境的污染，使之符合国家环境保护法规的要求。以4000型沥青混合料拌和机为例，其袋式除尘器的箱体内装有六百多个耐热(>200℃)合成纤维袋，工作面积达1400m2、最大排气量达65300Nm3/h，其网眼很小，在过滤中可捕集0.3μm以上的粉尘。目前技术性能先进的沥青混合料拌和机用袋式除尘器的除尘效率可达97%~99%，使含尘气体净化到15mg/Nm3程度。

1 选用滤料的原则

沥青混合料拌和机袋式除尘器经过一阶段使用后，其滤料(布袋)因种种原因会出现破损而泄漏，或“糊袋”，必须在维修中更换。此时，“选用什么样的滤料”引起人们的思考。当然，该问题最简单的处理办法是按照沥青混合料拌和机的使用说明书或维修手册的规定、要求去执行。但结果往往不尽如人意，或不适用，或付出的代价太大。

滤料通常是用棉、毛等天然纤维或合成纤维为原料制成的。原材料各具不同的物理、化学特性，适合的使用条件或工作环境(温度、湿度、腐蚀……)。因此，沥青混合料拌和机袋式除尘器滤料的正确选用的原则应该是，充分了解沥青混合料拌和机在生产过程中排放出来的含尘气体的理化特性，认真对照各种纤维所具

有的技术性能，加以正确选择。

2 正确选用滤料的方法

正确选用滤料的方法包括:根据含尘气体的理化特性选用;根据粉尘的性状选用;根据袋式除尘器的清灰方式选用等等。

2.1 根据含尘气体的理化特性选用滤料

含尘气体的理化特性包括温度、湿度、腐蚀性、可燃性和爆炸性等。

2.1.1 含尘气体的温度

沥青混合料拌和机排出的含尘气体的温度是袋式除尘器正确选用滤料的首要因素。按照连续使用的温度，滤料可分为常温滤料(<130℃)、中温滤料(130~200 ℃)和高温滤料(>200℃)三类。对于含尘气体温度波动较大的工作条件宜选择安全系数稍大一些，但瞬时峰值温度不得超过滤料的上限温度。对于沥青混合料拌和机排放的高温含尘气体，可以直接选用高温滤料。

2.1.2 含尘气体的湿度

含尘气体的湿度是沥青混合料拌和机袋式除尘器正确选用滤料的又一重要因素。含尘气体的湿度表示气体中含有水蒸气的多少程度，通常用含尘气体中的水蒸气

体积百分率Xw或相对湿度ψ表示。当Xw>8%、或ψ>80%时，则称为湿含尘气体。对于湿含尘气体，在选择滤料时应注意以下几点:

1)湿含尘气体使滤袋表面捕集的粉尘润湿粘结，尤其对吸水性、潮解性粉尘，甚至引起糊袋。为此应选用尼龙、玻璃纤维等表面滑爽、纤维材质易清灰的滤料，并宜对滤料使用硅油、碳氟树脂浸渍处理，或在滤料表面使用丙烯酸、聚四氟乙烯等进行涂布处理。

2)当沥青混合料拌和机排放的烟气同时存在高温和高湿时会影响滤料的耐温性，尤其是聚酰胺、聚脂、亚酰胺等水解稳定性差的材料更是如此。因此，沥青混合料拌和机袋式除尘器维修(更换滤袋)时应谨慎选择滤布材料，并在沥青混合料拌和机的生产过程中严格控制冷骨料的含水量(≤3%)。

2.1.3 含尘气体的腐蚀性

不同纤维的耐化学性各不相同且往往受温度、湿度等多种因素的交叉影响。相比较而言，被称为“塑料王”的聚四氟乙烯纤维具有最佳的耐化学性，但价格较贵。因此在选用滤料时，必须根据含尘气体的化学成分，抓住主要因素，择优选定合适的材料。

2.2 根据粉尘的性状选用滤料

粉尘的性状包括粉尘的化学性和物理性，现着重从粉尘的物理性分析滤料的材质、结构以及后处理等方面的正确选用。

2.2.1 粉尘的形状和粒径分布

作为沥青混合料拌和机袋式除尘器的除尘对象，通常指0.1~10 μm的粉尘，其形状分为规则形和不规则形两类。通常，高温燃烧过程生成物多为规则形粉尘，而大多数工艺过程产生的尘粒多为不规则形。规则形粉尘光面光洁、比表面积小，在经过滤布时不易被拦截、凝聚;相反，不规则形粉尘形状不一，表面粗糙、比表面积大，在经过滤布时容易被拦截、凝聚。对于沥青混合料拌和机经旋风式除尘器(一级除尘)过滤后细颗粒粉尘来说，为二级除尘的袋式除尘器选用滤料时应注意以下几点:

1)纤维宜选用较细、较短、卷曲形，不规则断面型;

2)结构以针刺毡为优，若用织物宜为斜纹织或表面进行拉毛处理;

3)采用粗细混合絮棉层时应具有密度梯度的针刺毡，以及通过表面喷涂、浸渍或覆膜等新技术，以实现表面过滤是超细粉尘选用滤料的发展方向;

4)细颗粒粉尘较难捕集且捕集后容易形成较密实的粉尘层，不利于清灰。相反，粗颗粒粉尘容易捕集，捕集后形成的粉尘层较疏松，有利于清灰。从某种意义上讲，粗细搭配的粉尘无论对过滤和清灰都是有利的。

2.2.2 粉尘的附着性和凝聚性

粉尘具有相互彼此附着或附着在其他物体表面的特性，当悬浮的粉尘相互接触时就彼此吸附而凝聚在一起。粉尘的凝聚力与其种类、形状、粒径分布、含水量和表面特征等多种因素有关，综合起来可用安息角来表征粉尘的凝聚力。例如，安息角小于30 °的称为低附着力，流动性好;安息角大于45°的则称为高附着力，流

动性差。此外，粉尘与固体表面的粘性(附着性和凝聚性) 大小还与固体表面的粗糙度、清洁度有关。

对于沥青混合料拌和机袋式除尘器用滤料，如果与粉尘的附着力过小将失去捕集粉尘的能力，而附着力过大又造成粉尘凝聚紧密、清灰困难。因此，对于附着性强的粉尘宜选用长丝织物滤料，或经表面烧毛、压光、镜面处理的针刺毡滤料。从滤料的材质来说，尼龙、玻璃纤维优于其品种。对于粘性粉尘，不能选用起毛的织物滤料，因为它可能附粘性粉尘并扩展到整个过滤表面，致使清灰十分困难。

2.2.3 粉尘的吸湿性和潮解性

粉尘对气体中水分的吸收能力称为吸湿性，若以水力为主体则称为水分对粉尘的浸润性。吸湿性、浸润性是通过粉尘颗粒间形成的毛细管的作用完成的。吸湿性、浸润性与粉尘的原子链、表面状态以及液体的表面张力等因素有关，综合起来可用湿润角来表征——小于60°的为亲水性，大于90°的为憎水性。吸湿性粉尘的湿度增加后粉粒的凝聚力、粘着力随之增加，而流动性、带电性减小，促使粉尘粘附在滤袋表面上，久而久之，清灰失效，粉尘结成板块。

沥青混合料拌和机排放的粉尘中，如CaO、CaCl2、KCL、MgCl2等吸湿后会进一步发生化学反应，其性质和形态随之变化，此为潮解。它们糊住滤袋表面，这是袋式除尘器最不希望出现的现象。

对于吸湿性、潮解性粉尘，选用滤料时应注意的事项与“根据含尘气体的特性选用滤料”相同。

2.2.4 粉尘的磨啄性

滤料在过滤、拦截、凝聚粉尘时，粉尘(特别是不规则形粉尘)对滤料的破坏性称为磨啄性。它与粉尘的性质、形态以及携带粉尘的气流速度、粉尘浓度等因素有关。例如:铝粉、硅粉、碳粉、烧结矿粉等材质坚硬，属于高磨啄性粉尘;颗粒表面粗糙、尖棱不规则的粉尘比表面光滑、球形颗粒粉尘的磨啄性要大许多倍(约10位左右);粒径为90μm左右的粉尘磨啄性最大，而当粉尘粒径减小到5~10μm时磨啄性则十分微弱;粉尘的磨啄性与携带其气流速度的2~3.5次方成正比。因此，为了减少粉尘对滤料的磨啄性，必须严格控制沥青混合料拌和机排气气流的速度和匀速性。此外，对于磨啄性大的粉尘要选用耐磨性好的滤料。

针对粉尘的磨啄性，以下几点内容可供选用滤料时参考:

1)化学纤维优于玻璃纤维，膨化纤维优于一般玻璃纤维;

2)细、短、卷曲型纤维优于粗、长、顺直型纤维;

3)毡料优于织物，毡料中宜用针刺方式加强纤维之间的交络性，织物中以缎纹织物最优，织物表面的拉绒可提高其耐磨性。

4)表面涂覆、压光等后处理可以提高滤料耐磨性，对于玻璃纤维滤料，硅油、石墨、聚四氟乙烯树脂处理可以改善其耐磨性和耐折性。

2.3 根据袋式除尘器的清灰方式选用滤料

袋式除尘器的清灰方式是正确选择滤料的又一个必须考虑的重要因素，亦即不同清灰方式的袋式除尘器因清灰能量、滤袋形变特性的不同，宜选用不同结构、品种的滤料。

2.3.1 机械振动式清灰方式

机械振动清灰方式的袋式除尘器是利用机械装置(包括手动、电磁振动和气动)使滤袋产生振动，振动频率从每秒几次到几百次不等。此类袋式除尘器除了小型沥青混合料拌和机外，大都采用内滤圆袋形式。其特点是，施加于粉尘层的动能较少而作用次数较多，要求滤料薄而光滑，质地柔软，有利于传递振动波，以便在全部过滤面上形成足够的振击力。因此，沥青混合料拌和机袋式除尘器通常选用由化纤短纤维织制的缎纹或斜纹织物，厚度为0.3~0.7mm，单位面积质量为300~ 350g/m2，并推荐选用过滤速度为0.6~1.2m/min(小型沥青混合料拌和机的可适当提高到1.5~2. 0m/min)。

2.3.2 分室反吹式清灰方式

分室反吹式清灰方式的袋式除尘器是采用分室结构、阀门逐室切换、形成逆向气流，迫使滤袋收缩或鼓胀而清灰。这种清灰方式也属于低动能型清灰，借助于袋式除尘器的工作压力作为清灰动力，在特殊场合下才另配反吹气流动力。分室反吹式清灰方式的袋式除尘器要求选用质地柔软、容易变形而尺寸稳定的薄型滤料，因该袋式除尘器有内滤与外滤之分，故滤料的选用略有差异。一般来说，内滤式常用圆形袋，无框架，袋径为120~300mm，袋长与袋径比为15~40，优先选用缎纹(或斜纹)机织滤料，厚1. 0~1.5mm，单位面积质量为300~400g/m2;外滤式常

用扁形袋、菱形袋和蜂窝形袋，带支撑框架，优先选用耐磨性、透气性较好的薄型针刺毡滤料，单位面积为350~400g/m2。

2.3.3 振动反吹并用式清灰方式

振动反吹并用式清灰方式的袋式除尘器是指兼有振动和逆气流双重清灰作用的袋式除尘器，其振动使尘饼松动、逆气流使粉尘脱离。两种方式相互配合，使清灰效果得以提高，尤其适用于细颗粒粘性粉尘的过滤。此类袋式除尘的滤料选用，大体上与分室反吹式清灰方式的袋式除尘器相同。

2.3.4 喷嘴反吹式清灰方式

喷嘴反吹式清灰方式的袋式除尘器是利用高压风机或鼓风机作为反吹清灰动力，通过移动喷嘴依次对滤袋喷吹，形成强烈反向气流，使滤袋急剧变形而清灰，属中等能量清灰类型。按喷嘴形式及其移动轨迹可分为回转反吹式、往复反吹式和气环滑动反吹式等三种。

回转反吹式和往复反吹式清灰方式的袋式除尘器采用带框架的外滤扁袋形式，结构紧凑。此类袋式除尘器要求选用比较柔软、结构稳定、耐磨性好的滤料，优先选用中等厚度的针刺毡滤料，单位面积质量为350~500g/m2。我国较多地选用筒形缎纹机织滤料。

气环滑动反吹式清灰方式的袋式除尘器采用内滤圆袋，喷嘴为环缝形，套在圆袋外面上下移动喷吹，要求选用厚实、耐磨、刚性好、不起毛的滤料，优先选用羊毛压缩毡，也可选用合成纤维针刺毡，单位面积质量为600~800g/m2。

2.3.5 脉冲喷吹式清灰方式

脉冲喷吹式清灰方式的袋式除尘器是以压缩空气为动力，利用脉冲喷吹机构在瞬间释放压缩气流，诱导数倍的二次空气高速射入滤袋，使滤袋急剧膨胀，依靠冲击振动和反向气而清灰，属高动能清灰类型。通常采用带框架的外滤圆袋或扁袋。此类袋式除尘器要求选用厚实耐磨、抗张力强的滤料，优先选用化纤针刺毡或压缩毡滤料，单位面积质量为500~650g/ m2。