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袋式除塵器的能分析計算

袋式除塵器能參數包括處理氣體流量、除塵效率、排放濃度、壓力損失（或稱阻力）、漏風率、耗鋼量等。若對除塵器裝置進行全面評價，不僅包括這些能指標，還應包括除塵器的安裝、操作、檢修的難易、運行費用等。

序號技術能檢測方法1.2.3.4.5.6.處理風量/（m&179;/h）漏風率/%設備阻力/Pa除塵效率/%排放濃度/(mg/m&179;)鋼耗量皮托管法風量平衡法全壓差法重量平衡法濾筒計重法加工計重法

處理氣體流量是表示除塵器在單位時間內所能處理的含塵氣體流量，一般用體積流量Q(單位為m&179;/s或m&179;/h)表示。選用袋式除塵器的處理氣體量是指除塵器入口流量，設計除塵器往往取進出口風量的平均值，選用除塵風機視正負壓操作不同取除塵器的出風量或進口風量。

實際運行的除塵器由于不嚴密而漏風，使得進出口的氣體流量往往并不一致。通常用兩者的平均值作為設計除塵器的處理氣體流量，即

式中，Q為處理氣體流量，m&179;/h;Q1為除塵器進口氣體流量，m&179;/h;Q2為除塵器出口氣體流量，m&179;/h。

在選用除塵器時，其處理氣體流量是指除塵器進口的氣體流量;在選擇風機時，其處理氣體流量在對正壓系統（風機在除塵器之前）是指吃晨起進口氣體流量，對負壓系統（風機在除塵器之后）是指除塵器出口氣體流量。

公式中，V0位實測風量，m&179;/h；F為實測斷面積，m&178;；v為實測風速，m/s；B為實測大氣壓力，Pa;P為設備內部靜壓，Pa;t為設備內部氣體溫度，℃；f為設備內氣體飽和含濕量，kg/m&179;，在飽和氣體狀態時，

在計算氣體量時有時要換算成氣體的工況狀態或標準狀態，計算公司如下。

式中，Qn為標準狀態下的氣體量，m&179;/h；Qg為工況狀態下的氣體量，m&179;/h；Xw為氣體中的水汽含量體積百分數，%；Tg為工況狀態下的氣體溫度，℃；Ba為大氣壓力，Pa;Pg為工況狀態下處理氣體的壓力，Pa.

袋式除塵器的設備阻力表示能耗大小的技術指標，可通過測定設備進口與出口氣流的全壓差而得到（單位為Pa或kPa）。其大小不僅與除塵器的種類和結構形式有關，還與處理氣體通過時的流速大小有關。通常設備阻力與進出口氣流的動壓成正比，即

式中，△P為含塵氣體通過除塵器設備的阻力，Pa；§為除塵器的阻力系數；P為含塵氣體密度，kg/m&179;；v為除塵器進口的平均氣流速度，m/s。

由于除塵器的阻力系數難以計算，且因除塵器不同差異很大，所以除塵器總阻力還常用下式表示。

式中，P1為設備入口全壓，Pa;P2為設備出口全壓，Pa。

對大中型除塵器而言，除塵器入口與出口之間的高度差引起的浮力（pH）應該考慮在內，浮力效果是除塵器入口及出口測定位置的高度差H和氣體與大氣的密度差（pa-p）之積，即

一般情況下，對除塵器阻力來說，浮力效果是微不足道的。但是，如果氣體溫度高，測定點的高度又相差很大，就不能忽略浮力效果，因此要引起重視。

根據上述總阻力及浮力效果，用下式表示除塵器的總阻力損失。

這時，如果測定截面的流速及其分布大致一致時，可用靜壓差代替總壓差來求出壓力損失。

設備阻力，實質上市氣流通過設備時所消耗的機械能，它與通風機所耗功率成正比，所以設備的阻力越小越好。多數袋式除塵器的阻力損失在2000Pa以下。

除塵效率（η）指含塵氣流通過除塵器時，在同一時間內被捕集的粉塵量與進入除塵器的粉塵量之比，用百分率表示，也稱除塵器全效率。除塵效率是除塵器的重要技術指標。

若除塵器進口的氣體流量為Q1、粉塵的質量流量為S1、粉塵濃度為C1，裝置口的相應量為Q2、S2、C2，裝置捕集的粉塵質量流量為S3，除塵器漏風率為φ，則有

若除塵器本身的漏風率φ為零，即Q1=Q2,則上式可簡化為

有時由于除塵器進口含塵弄不高，或其他原因，在袋式除塵器前增設預除塵器時，根據除塵效率的定義，兩臺除塵器串聯時的總除塵效率為

式中，n1為節除塵器的除塵效率，依次類推

【例】有一個兩級除塵系統，除塵效率分別為50%和99%，用于處理起始含塵濃度為8g/m&179;的粉塵，試計算改系統的總效率和排放濃度。

根據上式，經兩級除塵后，從第二級除塵器排入大氣的氣體含塵濃度為

1）排放濃度當排放口前為單一管道時，取排氣筒實測排放濃度為排放濃度，當排放口為多支管道時，排放濃度按下式計算

式中，C為平均排放濃度，mg/m&179;；Ci為匯合前各管道實測粉（煙）塵濃度，mg/m&179;;Qi為匯合前個管道實測風量，m&179;/h。

2）粉塵通過率和排放速率除塵效率是除塵器捕集粉塵的能力來評定除塵器能的，在《大氣污染物排放標準》（GB16297）中使用未被捕集的粉塵量（即1h排出的粉塵質量）來表示除塵效果。未被捕集的粉塵量占進入除塵器粉塵量的百分數稱為透過率（又稱穿透率或通過率），用P表示，顯然

可見除塵效率與透過率是沖不同的方面說明同一個問題，但是在某些情況下，特別是對高效除塵器，采用透過率可以得到更明確的概念。例如有兩臺在想通條件下使用的除塵器，臺除塵效率為99.9%，第二臺除塵效率為99.0%，出除塵效率比較，臺比第二臺只高0.9%；但從穿透率來比較，臺為0.1%，第二臺為1%，相差10倍，說明從第二臺排放到大氣中的粉塵量要比臺多10倍。因此，從環境保護角度來看，用透過率來評價除塵器的能更為直觀，用排放速率表示除塵器效果更實用。

漏風率是評價除塵器結構嚴密的指標，它是指設備運行條件下的漏風量與入口風量之百分比。應指出，漏風率因除塵器內負壓程度不同而異，國內大多數廠家給出的漏風率是在任意條件下測出的數據，因此缺乏可比，為此，必須規定出標定漏風率的條件。袋式除塵器的標準規定：以凈氣箱靜壓保持在2000Pa時測定的漏風率為準。其他除塵器尚無此項規定。

除塵器漏風率的測定方法有風量平衡法、碳平衡法等。

1）風量平衡法漏風率按除塵器進出口實測風量值計算確定。

公式中，φ為漏風率，%；Q1位除塵器入口實測風量，m&179;/h；Q2為除塵器出口實測風量，m&179;/h。

2)碳平衡法在煙氣工況比較復雜的條件下，可以采用碳平衡法來確定漏風系數。

式中，（CO+CO2)1為除塵設備入口（CO+CO2)濃度，%；（CO+CO2)2為除塵設備出口（CO+CO2)濃度，%。

耐壓強度作為指標在國外產品樣品中并不罕見。由于除塵器多在負壓下運行，往往由于殼體剛度不足而產生壁板內陷情況，在泄壓回彈時則砰然作響。這種情況憑肉眼是可以覺察的，故袋式除塵器標準規定耐壓強度即為操作狀態下發生任何可見變形時濾塵箱體所指示的靜壓值，規定了監察方法。

除塵器耐壓強度應大于風機的全壓值。這是因為除塵器工作壓力雖然沒有風機全壓值大，但是考慮到除塵管道堵塞等非正常工作狀態，所以設計和制造除塵器時應有足夠的耐壓強度。如果除塵器中粉塵、氣體由燃燒、爆炸肯，則耐壓強度還要更大。

耗鋼量是指除塵器本體1m&178;過濾面積的鋼材消耗量，亦稱鋼耗量，單位為kg/m&178;。耗鋼量對不同的袋式除塵器是不一樣的。耗鋼量的多少與除塵器的結構設計、耐壓程度、清灰方式等因素有關。在舊標準中曾對袋式除塵器耗鋼量作了規定，但現行標準中只規定除塵器耐壓強度，不再規定設備耗鋼量。

布袋除塵器的的處理風量是怎樣的

布袋除塵器的處理風指的是除塵器在單位時間內能夠凈化的氣體量。它是布袋除塵器設計中非常重要的因素之一。

布袋除塵器有設定處理風量范圍，一般除塵器在設計使用時不能在超過設定風量范圍的情況下運行，設置風量過大會造成濾料堵塞，除塵器壓力及壓力損失大幅度上升，導致除塵器的效率下降。低于設計風量，就要相應的增加設備投資和占地面積。計算出一個合理的處理風量，對于除塵器的穩定運行以及除塵效果意義重大。

布袋除塵器處理風量計算方式處理風量的單位一般用m3/min或m3/h表示，但是要注意場所及煙氣的溫度，高溫氣體中水分含量較多，所以風量是按照濕空氣量表示的，其中水分以體積分數表示。

如果煙氣溫度已經確定，氣體由采取稀釋法冷卻，計算處理風量的時候還要考慮增加稀釋的空氣量，計算袋式除塵器所需要的過濾面積時，其過濾速度即實際過濾風速。風量設計值應該在正常風量的基礎上增加5%-10%的保險系數，以保證今后工藝調整增加風量，袋式除塵器能夠繼續穩定使用，但應該注意保險系數不能過大，否則將會增加投資及運轉費用。

由于布袋除塵器的形式、濾料的種類及特不同，過濾風速有很大的差異，處理風量一旦確定后，就可以根據過濾風速來決定過濾面積。

計算布袋除塵器的處理氣體時，要先求出工況條件下的氣體量，即實際通過袋式除塵設備的氣體數據，應根據已有工廠的實際運行經驗或檢測資料來確定，如果缺乏必要的數據，可按生產工藝過程（約

其公式為：Q=Qs-（273+Tc）101.324/(273Pa)(1+K)式中Q－通過除塵器的含塵氣體量m3/h；Qs－生產過程中產生的氣體量m3/h；Tc－除塵器內氣體的溫度℃；Pa－環境大氣壓，kPa；K－除塵器器前漏風系統。

應該注意，如果生產過程產生的氣體量是工作狀態下的氣體量，進行選型比較時則需要換算為標準狀態。

袋式除塵器的選型計算

袋式除塵器按清灰方式的不同可分為振動式、氣環反吹式、脈沖式、聲波式及復合式等5種類型。其中脈沖反吹式根據反吹空氣壓力的不同又可分為高壓脈沖反吹式和低壓脈沖反吹式兩種。脈沖反吹式布袋除塵器由于其脈沖噴吹強度和頻率可進行調節，清灰效果好，是目前世界上為廣泛應用的除塵裝置，原理圖見圖1。含塵氣體從袋式除塵器入口進入后，由導流管進入各單元室，在導流裝置的作用下，大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗，其余粉塵隨氣流均勻進入各倉室過濾區，過濾后的潔凈氣體透過濾袋經上箱體、提升閥、排風管排出。隨著過濾工況的進行，當濾袋表面上的積塵達到一定厚度時，由清灰控制裝置（差壓或定時、手動控制）按設定程序關閉提升閥，控制當前單元離線，并打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經由卸灰閥排出后，利用輸灰系統送出。

濾布必須有合適的孔隙，允許空氣順利通過而阻擋細小的粉塵進入濾布內部。細小顆粒的粉塵一旦進入濾布內部，就無法將其清除，造成濾布透氣能大大下降，除塵阻力增大，甚濾袋無法再使用。這也是為什么除塵器濾袋纖維直徑要求較細、濾布較密實的原因。雖然細纖維制成的濾布價格較高，剛開始使用時過濾阻力較大，但在整個使用期比較穩定，使用壽命長。當然，現在已有了防止粉塵進入濾布內部而透氣能又不降低的新型材料，比如在濾袋與粉塵接觸表面噴涂或覆蓋一層超薄氟化樹脂微孔膜。惰樹脂是完全疏水的，光滑的表面不但不會粘上粉塵，而且對含水率較高的粉塵也會大大降低由粘附產生的糊袋現象。也有用專用處理粉劑噴涂濾袋表面，使之表面形成極薄的濾餅，使孔隙度比較均勻、細小。對濾布表面進行壓光或燒結等特殊工藝處理，也可以達到同樣的目的。三防(防油、防水、防靜電）濾布在建材企業除塵行業得到較廣泛的應用。總之，在選擇除塵布袋材料時，好參考相關資料或請教專業生產廠和專家。現在濾袋生產廠很多，品種差異大，價格差異也大。在選擇濾袋時要綜合考慮價格、使用壽命和處理物料的物。特別是外購除塵器時不能單純考慮價格，還必須考慮其配置和材料。有的濾袋處理某種粉塵有效，但對其他粉塵可能不是佳。濾布結構可以是氈制的或編織的。大多數氈制品由于纖維間的毛細作用會吸潮，但一些特殊的氈制品比如玻璃纖維針織氈可以在一定程度上防潮。氈制品纖維的不規則排列，孔隙均勻，同時為了保證其強度，濾袋厚度較厚，除塵效率高。在一些重要場合或遇到粉塵細的物料，特別是具有較高表面氣流速度的除塵器濾袋經常采用氈制品纖維。編織的纖維織品是用紡紗編織而成的。紡紗間有各種花紋的孔隙，表面光潔，容易設計成可以保持或脫離濾餅的濾布。為了進一步提高表面能，可以用硅酮樹脂噴涂，獲得耐磨表面、改進濾餅的脫離濾袋或降低濾袋的吸潮能力。對熔點低、粘附大的各種化學藥品好采用編織纖維的濾袋。

袋式除塵器的過濾速度V是被過濾的氣體流量(m3/min)和過濾織物面積(m2)的比值。過濾速度是決定除塵器能的一個重要參數，其大小直接影響到袋式除塵器的一次投資、運行費用、除塵效率等。過濾速度太高會造成壓力損失過大，降低除塵效率，使濾袋堵塞以快速損壞。但是，提高過濾速度可以減少過濾面積，以較小的設備來處理同樣流量的氣體。過濾速度小會提高除塵效率，延長濾袋使用壽命，但會造成除塵器過于龐大，一次投資加大。目前尚無可利用的理論計算公式計算過濾速度，主要靠經驗確定。但就定而言，它與粉塵質、氣體含塵濃度、濾袋材質和清灰方式等因素有關。一般若含塵濃度高、粉塵顆粒小，過濾速度應取小值，反之則取高值。

濾袋規格(長度L和直徑D與進入濾袋的入口速度Vi(m/s)有關，當含塵氣體進入每條濾袋時，如入口速度Vi過快，一方面會加速清灰降塵的二次飛揚，另一方面會由于粉塵的摩擦使濾袋的磨損急劇增加，一般Vi不能大于2m/s。濾袋的長徑比(L/D)可用過濾速度V和入口速度Vi表示：設單袋氣體的流量為q(m3/s)。

當過濾速度V較高時，L/D在一個較小的范圍內；當過濾速度V較低時，L/D在一個較大的范圍內。據此，袋式除塵器濾袋的長徑比L/D一般為10—35。因而，濾袋的直徑可在150mm—300mm，濾袋長度可在1.5m—10m內選擇。

根據需過濾的氣體流量和過濾速度即可確定除塵器的過濾面積，計算公式如下：

式中A—過濾面積，m2；Q—需過濾的氣體流量，m3/min；QL—通風除塵系統漏風量，m3/min，一般按需過濾氣體流量的15%—30%選取；V—過濾速度，m/min。

濾袋數量N是總過濾面積A除以單個濾袋的表面積Ai（m2）。對圓袋：

袋式除塵器依靠濾袋對含塵氣體進行過濾。含塵氣體穿過濾袋時，隨著它們深入濾料內部，使纖維間孔隙逐漸減小，終形成附著在濾袋表面的粉塵層，即所謂的初層。袋式除塵器的過濾作用主要是依靠這個初層以及逐漸堆積起來的粉塵層進行的，即使過濾很微細（1um左右）的粉塵也能獲得較高的除塵效率(＞99%)。隨著粉塵在初層基礎上不斷積聚，使其透氣變壞，除塵器的阻力增加，雖然此時濾袋的除塵效率也增大，但阻力過大會使濾袋極易損壞或因濾袋兩側的壓差過大，使空氣通過濾袋孔眼的速度（過濾速度）過高，將已粘附的粉塵帶走，反而使除塵效率下降。因此，袋式除塵器運行一定時間后要及時清灰，清灰時又不能破壞初層，以免除塵效率下降。袋式除塵器的清灰方法有三種：機械搖動清灰；逆氣流反吹和振動聯合清灰；脈沖噴吹清灰。

機械搖動清灰(見圖4)是先關閉除塵風機，然后通過一臺搖動電機的往復搖動給濾袋一個軸線方向的往復力，濾袋又將這一往復力轉換成徑向的抖動運動，使附在濾袋上的粉塵下落。顯然在過濾狀態時，由于濾袋受氣流的壓力而成柱狀，搖動軸的往復運動就不能轉換成濾袋的徑向抖動，這就是必須停機清灰的原因。為了充分利用粉塵層的過濾作用，選擇的過濾速度較低，清灰時間間隔較長（當阻力達到400Pa—600Pa時清灰為宜)，即使用普通的棉布做濾料，也會有較高的除塵效率。這種清灰方法的除塵器結構簡單、能穩定，適合小風量、低濃度和分散的揚塵點的除塵，但不適合除塵器連續長時間工作的場合。

從相反方向反吹空氣通過濾袋和粉塵層，利用氣流使粉塵從濾袋上脫落(見圖5)。采用氣流清灰時，濾袋內必須有支撐結構，如撐環或網架，以避免把濾袋壓

反吹空氣可以由專門的風機供給，也可以利用除塵器本身的負壓從外部吸入，采用后者時，除塵器本身的負壓值不能小于500Pa。清灰過程是分組進行的，某一組濾袋清灰時，反吹空氣閥門自動打開，同時凈化空氣出口閥門處于關閉狀態。對于利用大氣反吹的除塵器，當阻力達到600Pa—1000Pa時清灰為宜；對于利用風機反吹的除塵器，當阻力達到600Pa—1000Pa時清灰為宜，清灰時間約為30s—60s，清灰的時間間隔約為3min—8min。這種清灰方法的除塵器處理風量大，因采用分室結構，故可在不停機的條件下維修檢查。清灰機構簡單，維護方便。如除塵濾袋采用內濾式，粉塵均集聚在濾袋的內表面上，檢查人員或換袋人員的勞動條件大為改善。

含塵氣體通過濾袋時，粉塵阻留在濾袋外表面，凈化后的氣體經文丘里管從上部排出。

每排濾袋上方設一根噴吹管，噴吹管上設有與每個濾袋相對應的噴嘴，噴吹管前端裝設脈沖閥，通過程序控制機構控制脈沖閥的啟閉。脈沖閥開啟時，壓縮空氣從噴嘴高速射出，帶著比自身體積大5—7倍的誘導空氣一起經文丘里管進入濾袋。濾袋急劇膨脹引起沖擊振動，使附在濾袋外的粉塵脫落。當阻力達到1kPa—1.5kPa時清灰為宜。壓縮空氣的噴吹壓力為500kPa—600kPa，脈沖周期（噴吹的時間間隔）為60s左右，脈沖寬度（噴吹一次的時間）為0.1s—0.2s。脈沖

噴吹清灰的優點是清灰過程不中斷濾料工作，能實現粘附強的粉塵脫落，清灰時間間隔短，可選用較高的過濾速度。缺點是脈沖噴吹需要有壓縮空氣源。

噴吹壓力是指脈沖噴吹的壓縮空氣壓力，噴吹壓力越大，誘導的二次氣流越多，形成的反吹氣速越大，清灰效果越好，袋濾器壓力下降越明顯。圖6為對由QMF—100型電磁脈沖閥組成的噴吹系統的測定結果。由圖6可見，在袋式除塵器壓降限定后，噴吹壓力越高，處理能力越大。在噴吹間隔及噴吹時間不變的情況下，

噴吹壓力增加，允許入口含塵濃度可以相應提高。但噴吹壓力過高，也會出現過度清灰現象，反而影響凈化效率，即袋式除塵器出現瞬間“冒灰”現象，同時耗氣量

增加，浪費能源。由此可見，噴吹壓力過低或過高都會影響過濾效果。試驗表明，壓縮空氣的壓力相當大的一部分消耗在克服噴吹系統本身的阻力上，其數值可達0.2MPa以上，其中脈沖閥的阻力占很大部分。近年來出現幾種低阻脈沖閥，如直通脈沖閥和雙膜片低壓脈沖閥等，由于其內阻降低很多，也使噴吹壓力相應降低，即低壓噴吹系統，噴吹壓力低可達0.2MPa—0.3MPa。此外，加大氣包及噴吹管直徑，以噴嘴代替噴孔等均可降低噴吹壓力。DMF—F屬于低壓脈沖閥，而DMF—Z為高壓脈沖閥，它們本身的壓力損失不同，要求噴吹壓力也應不同。噴吹壓力除了考慮脈沖閥阻力外，還應考慮濾袋長度，短濾袋采用低的噴吹壓力，長濾袋噴吹壓力要相應增大。對于濾袋長為2000mm、低壓直通脈沖閥，噴吹壓力0.45MPa—0.55MPa。扁袋除塵器一般采用高壓角式脈沖閥，噴吹壓力可適當提高到0.6MPa。

噴吹間隔的長短直接影響到除塵器的壓降。對采用定時控制的脈沖袋式除塵器，噴吹間隔由脈沖控制儀設定，定時噴吹（開環控制）。通過調整脈沖間隔，可使除塵器壓降基本保持在穩定狀態下運行。在不影響正常運行的條件下，應盡量延長脈沖間隔，這樣可以減少壓縮空氣耗量，還可以減少脈沖閥膜片及濾袋的損壞，延長使用壽命。延長噴吹間隔，噴吹系統耗電量雖然少了，但由于除塵器壓降增加過多，會增加引風機的耗電量。

噴吹時間(又稱脈沖寬度)即脈沖閥開啟噴吹的時間。一般噴吹時間越長，噴入濾袋內的壓縮空氣量也越多，清灰效果好。但噴吹時間增加到一定值后，對清灰效果的影響并不明顯。圖7為QMF—100型脈沖閥在過濾速度和入口含塵濃度一定時，不同噴吹壓力下，噴吹時間和除塵器壓降的關系。由圖6可見，開始，隨噴吹時間的增加，除塵器壓降下降很快，而噴吹時間達到一定值時，壓降下降很少，但壓縮空氣量卻成倍增加。因此想通過調節噴吹時間來降低除塵器的壓降是有限的，一般噴吹時間在0.1s—0.2s，通常取0.15s。

壓縮空氣耗量主要取決于噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時間、脈沖閥形式和口徑以及濾袋數等因素。圖8為QMF—100型脈沖閥在過濾風速一定而噴吹壓力不同時，噴吹時間與耗氣量的關系。除塵器的總耗氣量Q可按下式計算：

式中：Q—每除塵器耗氣量，m3/min；a—附加系數（包括管道漏氣）取1.2；n—脈沖閥數量，個；q—每個脈沖閥噴吹一次耗氣量m3；一般噴吹時間0.15s；T—脈沖周期，min。

如對于QMF—100型脈沖閥，當噴吹壓力為0.5MPa—0.7MPa，噴吹時間為0.1s—0.2s時，每個脈沖閥噴吹一次的耗氣量為0.01m3—0.034m3；當噴吹壓力為0.4MPa—0.57MPa，噴吹時間為0.2s—0.3s時，每個脈沖閥噴吹一次的耗氣量為0.025m3—0.036m3。