烧结板过滤器的工作原理和基本结构与布袋除尘器是类似的,但是由于采用了特殊的烧结板材料制作过滤元件,因此与传统的以纤维滤料制作过滤元件的除尘器(例如,布袋除尘器、扁袋除尘器、滤筒除尘器等)相比,具有很多独特的优点。
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具体原理是含尘气流通过尘气入口处的导流板进入中部箱体的尘气室,通过烧结板净化后的气体经风机排出。随着被阻留在烧结板表面涂层上粉尘的增加,定时或定差压工作方式的清灰控制系统将自动开启快开式脉冲阀,通过压缩空气来有效清除烧结板表面的粉尘,被喷落的粉尘在重力的作用下落入灰斗后排出。
烧结板是指将聚乙烯粉末材料,通过特殊的烧结工艺制成基体,并在其表面涂覆聚四氟乙烯而得到的刚性过滤板。因为其原料均为塑料,所以又称“塑烧板”。
如图4-122所示。
2.结构
塑烧板除尘器由箱体、框架、清灰装置、排灰装置等部分组成,其特点是,过滤原件是塑烧板,用脉冲清灰装置清灰,箱体较小,结构紧凑,灰斗可设计成方形或船型。
二.塑烧板特点
塑烧板是除尘器的关键部件,是除尘器的心脏,塑烧板的性能直接影响除尘效果。塑烧板由高分子化合物粉体经铸型、烧结成多孔的母体,并在表面及空隙处涂上PTFE(氟化树脂)涂层,再用黏合剂固定而成,塑烧板内部孔隙直径为40~80μm,而表面孔隙为1~6μm。
塑烧板的外形类似于扁袋,外表面为波浪形状,因此较扁袋增加过滤面积。塑烧板内部有空腔,作为净气及清灰气流的通道。按某国外专利生产的塑烧板,可分为HSL、DELTA和DELTA²三种。如图4-123所示。
塑烧板外部形状特点是具有像手风琴箱那样的波浪形,若把它们展开一个平面,相当于扩大了3倍的表面积。波浪式过滤板的内部分成9个或18个空腔,这种设计除了考虑零件的强度之外,更为重要的是气体动力的需要,它可以保证在脉冲气流反吹清灰时,同时清去过滤板上附着的尘埃。
塑烧板的母体基板厚约4mm。塑烧板过滤元件具有刚性结构,其波浪形外表及内部空腔间的板筋,具备足够的强度保持自己的形状,而无需钢制的骨架支撑。刚性的结构其不变形的特征与袋式除尘器反吹时滤布纤维被拉伸产生形变现象的区别,也就使得两者在瞬间最大浓度有很大区别。塑烧板结构的优化,使得安装与更换滤板极为方便。操作人员在除尘器外部打开检修门,固定拧紧过滤板上部仅有的两个螺栓就可完成一片塑烧板的装备和更换。其结构形式及优点如图4-124所示。
三.性能特点
(1)粉尘捕集效率高
塑烧板的捕集效率是由其本身特有的结构和涂层来实现的,它不同于袋式除尘器的高效率是建立在粘附粉尘的二次过滤上。从实际测试的数据看一般情况下除尘器排气含尘质量浓度均可保持在5mg/m³以下。虽然排放浓度与含尘气体入口浓度及粉尘粒径等有关,但通过对2μm以下的超细粉尘的捕集效率仍可保持99.99%的超高效率。如图4-125所示。
图4-125
(2)压力损失稳定
由于波浪式塑烧板是通过表面的PTFE涂层对粉尘进行捕集的,其光滑的表面使粉尘极难透过与停留,及时有一些极细的粉尘可能会进入空隙,但随即会被设定的脉冲压缩空气吹走,所以在过滤板母体层中不会发生堵塞现象,只要经过很短的时间,过滤元件的压力损失就趋于稳定,这就表明特定的粉体在特定的温度条件下,损失仅与过滤风速有关而不会随时间上升。因此,除尘器运行的处理风量将不会随着时间而发生变化,这就保证了吸风口的除尘效果。图4-126、图4-127可以看出压力损失随过滤速度、运行时间的变化。
图4-126 压力损失随过滤速度的变化 图4-127压力随运行时间的变化
(3)清灰效果
树脂本身固有的惰性与其光滑的表面,使粉尘几乎无法与其它物质发生物理化学反应和附着现象。滤板的刚性结构,也使得脉冲反吹气流从空隙喷出时滤片无变形。脉冲气流是直接由内向外穿过滤板作用在粉体层上,所以滤板表面被气流吸附的粉尘,在瞬间即可被消去。脉冲反吹气流的作用力不会如滤布变形后被缓冲吸收而减弱。
(4)强耐湿性
由于制成滤板的材料及涂层有完全的疏水性,水喷洒其上将会看到凝聚水珠汇集成水滴淌下。故纤维织物滤袋因吸湿而形成的水膜,从而引起阻力急剧上升的情况在塑烧板除尘器上不复存在。这对于处理冷凝结露的高温烟尘和吸湿性很强的粉尘如磷酸铵、氯化钙、纯碱、芒硝等,将会得到很好的使用效果。
(5)使用寿命长
塑烧板的刚性结构,消除了纤维织物滤袋因骨架磨损引起的寿命问题。寿命长的另一个重要表现还在于,滤板的无故障运行时间长,它不需要经常的维护与保养。良好的清灰特性将保持其稳定的阻力,使塑烧板除尘器可长期有效的工作。事实上,如果不是温度或一些特殊气体未被控制好,塑烧板的工作寿命将会相当长。即使因偶然的因素损坏滤板,也可用特殊的胶水黏合后继续使用,并不会因小小的一条黏合缝而带来不良影响。
(6)除尘器结构小型化
由于塑烧板表面形状呈波浪形,展开后的表面积是其体面积的三倍。故装配成除尘机后所占的空间仅为相同过滤面积袋式除尘器的一半,附属部件因此小型化,所以具有节省空间的特点。
四.安装要求
塑烧板除尘器的制造安装要点是:①塑烧板吊挂及插入式安装时必须与花板连接严密,把胶垫垫好不漏气;②脉冲喷吹管上的孔必须与塑烧板空腔上口对准,如偏斜,会造成整块板清灰不良;③塑烧板安装避免板间距不均匀;④塑烧板除尘器检修门应进出方便,并且要严禁泄露现象。
在维护方面,塑烧板除尘器比袋式除尘器方便,容易操作,也易于检修。平时应注意脉冲气流压力是否稳定,除尘器阻力是否偏高,卸灰是否通畅等。
HSL型塑烧板除尘器主要性能参数
型号 | 过滤面积 /㎡ | 过滤风速 /(m/min) | 处理风量 /(m³/h) | 设备阻力 /Pa | 压缩空气 /(m³/h) | 压缩空气压力/MPa | 脉冲阀个数/个 |
YR1550-18/10 YR1550-18/20 YR1550-18/40 YR1550-18/60 YR1550-18/80 YR1550-18/100 YR1550-18/120 YR1550-18/140 | 76.4 152.6 305.6 458.4 611.2 764.0 916.8 1069.6 | 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 0.8~1.3 | 3677~5959 7334~11918 14668~23836 22000~35755 29337~47673 36672~59592 44006~71510 51340~83428 | 1300~2200 1300~2200 1300~2200 1300~2200 1300~2200 1300~2200 1300~2200 1300~2200 | 11.0 17.4 34.8 52.3 69.7 87.1 104.6 125.0 | 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 0.45~0.50 | 5 10 20 30 40 50 60 70 |
五、应注意事项
塑烧板除尘器的结构设计是非常重要的,气流分配不合理会导致运行阻力上升,清灰效果差。尤其是对于较细、较黏、较轻的粉尘,流场设计是至关重要。国内某些厂商因设备形式采用一侧进风另一侧出风的方式,并且塑烧板与进风方向垂直布置,这一方面会在除尘器内部造成逆向流场,即主流场方向与粉尘下落方向相反,严重影响清灰效果,另一方面对于10多米长的除尘器而言,很难保证气流均匀分配。根据袋式除尘器设计经验,在满足现有场地的前提下,对进气口的气流分配采用多级短程进风方式,通过变径管使气流均匀进入每个箱体中,同时在每个箱体的进风口设置调风阀,可以根据具体情况对进入每个箱体的风量进行控制调整,在每个箱体设有气流分配板,使气流进入箱体后能够均匀的通过每个过滤单元,同时大颗粒通过气流分配板可直接落入料斗之中,如图4-130所示。
图4-130 多级短程进风设计
脉冲喷吹系统的工作可靠性及使用寿命与压缩空气的净化处理有很大的关系,压缩空气中的杂质,例如污垢、铁锈、尘埃及空气中可能因冷凝而沉积下来的液体成分会对脉冲喷吹系统造成很大的损害。如果由于粗粉尘或油滴通过压缩空气系统反吹进入塑烧板内腔,会造成塑烧板堵塞并影响寿命。故压缩空气系统设计应考虑良好的过滤装置以保证进入塑烧板除尘器的压缩空气质量。
压缩空气管路及压缩空气储气罐需有保温措施。尤其是在冬季,过冷的压缩空气在反吹时,会在塑烧板表面与热气流相遇而产生结露,导致系统阻力急剧上升。