袋式除塵器工作原理就是一個過濾過程和一個清灰過程。脈沖噴吹袋式除塵器工作原理如圖1-5所示。

一、過濾機理

當含塵氣體進入袋式除塵器通過濾料時,粉塵被阻在濾料表面,干凈空氣則透只過濾料的縫隙排出,完成過濾過程,完成過濾的主要有纖維過濾、薄膜過濾和粉塵層過濾。袋式除塵器是纖維過濾,薄膜過濾與粉塵層過濾的組合,它的除塵機理是篩濾、慣性碰撞、鉤附、擴散、重力沉降和靜電作用等效應綜合作用的結果。

(1)篩濾濾應 當粉塵的顆粒直徑較濾料纖維間的孔隙或濾料上粉間的孔隙大時,粉塵被阻留下來,稱為篩濾效應,對織物濾料來說,這種效應是很小的，只是當織物上沉積大量的粉塵后篩濾效應才充分顯示出來。

(2)慣性碰撞效應 當含塵氣流接近濾料纖維時,氣流繞過纖維,但1um以上的較大顆粒由于慣性作用而偏離氣流流線,但仍保持原有的方向,撞擊到纖維上,粉被集下來,稱為慣性碰撞效應。

(3)鉤附效應 當含塵氣流接近濾料纖維時,細微的粉塵仍保留在流線內,這時流線比的較緊密,如果粉塵顆粒的半徑大于粉塵中心到達纖維邊緣的距離,粉塵即被捕獲,稱為鉤附效應,又稱攔截效應。

(4)擴散效應 當粉塵顆粒極為細小(0.5um以下)時,在氣體分子的碰撞下偏線做不規則運動(亦稱布朗運動),這就增加了粉塵與纖維的接觸機會,使粉塵被捕獲,塵顆粒越小,運動越烈,從而與纖維接觸的機會也越多。

碰撞,鉤附及擴散效應均隨纖維的直徑減小而增加,濾料的孔隙率增加而減少,因采用的濾料纖維越細,纖維越密實,濾料的除塵效率越高。

(5)重力沉降效應 顆粒大,相對密度大的粉生,在重力作用下沉落下來,這與在重力除塵器中粉塵的運動機理相同。

(6)靜電作用效應 如果粉塵與濾料的電荷相反,則粉塵易于吸附于濾料上,從而提高除塵效率,但被吸附的粉塵難以剝落。反之,如果兩者和電荷相同,則塵受到濾料的排斥,效率會因此而降低,但粉容易從濾袋表面剝離。

1.不同濾料除塵機理的差異

1)織物濾料的孔隙存在于經紗、緯紗之間(一般線直徑為300~700gm,間隙為100-200gm),以及纖維之間,而后者占全部孔隙的30%~50%開始濾塵時,氣流大部分從經、緯紗之間的小孔通過,只有小部分粉穿過纖維間的縫隙,粗塵顆粒被嵌進纖維間的小孔內,氣流繼續通過纖維間的縫隙,此時濾料即成為對粗、細粉塵顆粒都有效的過濾材料,而且形成稱為“初次粉塵層”或“第二過濾層”的粉塵層,于是粉塵層表面出現以強制篩濾效應捕集粉塵的過程,此外,在氣流中粉塵的直徑比纖維細小時碰撞、鉤附、擴散等效應增加,除塵效率提高。

2)針刺氈或水刺氈濾料,由于本身構成厚實的多孔濾床,可以充分發揮上述效應,但“第二過濾層”的過濾作用仍很重要。

3)覆膜濾料,其表面上有一層人工合成的內部呈網格狀結構的、厚50m、每平方厘米含有14億個微孔的特制薄膜,顯然其過濾作用主要是篩濾效應,故稱為表面過濾。

2.合理的清灰周期

袋式除塵器在實際運行中,隨著濾袋粉塵層的增加,需要對濾料進行周期性的清灰隨著集粉塵量的不斷增加,粉塵層不斷增厚,其過濾效率隨之提高,除塵器的阻力也逐漸增加,而通過濾袋的風量則逐漸減小,這時,需要對濾袋進行清灰處理,既要及時、均勻地除去濾袋上的積灰,又要避免過度清灰,使其保留“初次粉塵層”,保證工作穩定和高效率,這對于孔隙較大的或易于清灰的濾料更為重要。

二、過濾過程

外濾式除塵器在每個濾袋里面裝有圓筒形狀的支承袋籠,含有粉的氣體從濾袋的外側向內側流動,所以,粉塵被濾袋的外側面過濾捕集,潔凈氣體通過內側從上部排出,潔凈室設有壓縮空氣管,靠壓縮空氣管噴出來的脈沖氣流抖落粉塵,殼體、漏斗等振動式相同,處于封閉狀態,從漏斗上部送進來的含塵氣體分路升至各個濾袋,被過濾鋪集,內濾式除生器過濾情況與外濾式除塵器近似。

新濾袋在運行初期主要捕集1m以上的粉塵,捕集機理是慣性作用、篩分作用、遮擋作用、靜電沉降和重力沉降等,粉塵的一次黏附層在濾布面上形成后也可以捕集1m以下的微粒,并且可以控制擴數,這些作用力受粉塵粒子的大小,密度、纖維直徑和過濾速度的影響。

袋式除塵器處理空氣的粉濃度為0.5~100g/3,因此,在開始運動的幾分鐘內就在濾布的表面和里面形成一層粉塵的黏附層,這層黏附層又叫作一次黏附層或過濾膜如果形成一次黏附層,那么該黏附層就起過濾捕集的作用,其原因是松層內形成許多微孔,粉塵層的孔隙率為0.8~0.9,這些微孔產生分效果,過濾速度越低,微孔越小,粉塵層的孔隙率越大,所以,高效率集過程在很大程度上取決于過濾速度。

三、清灰過程

隨著過濾工況的繼續進行,濾料表面的粉層越積越厚,除塵器的運行阻力越來越大,處理風量越來越小,此時必須進入清灰工況,利用振動,反吹風或脈沖噴吹等方式對濾袋進行清灰,使大部分粉塵從濾料表面離,僅殘留部分嵌人纖維層內部或牢固黏附于纖維層表面的粉塵,濾料得以再生。

濾料表面的粉塵層分為一次粉塵層和二次粉塵層。一次粉塵層是指在正常清灰后,仍依附在纖維層,與纖維層一起構成過濾體,不再脫落的粉塵層。二次粉塵層是指在正常清灰,能從纖維層表面有效剝離脫落的粉塵層。通常需要經過數千次的過濾清灰動作,歷時數月運行才能建立穩定的一次粉塵層。

對于分室結構的袋式除塵器,清灰工況是依序逐室進行的,使除塵器的過濾效率、運行阻力以及系統運行風量不至于發生太大的波動。