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木材工业用袋式除尘器的工作原理及其应用

2019-05-05 07:42:20

木材工业是以木材、竹材等为主要原材料的工业体系,包括胶合板工业、刨花板工业、纤维板工业、制材工业、家具工业、装饰材料工业、合成树脂工业、木材染色工业、木材防腐工业、木材干燥工业等。每一个工业部门在生产过程中都会产生大量粉尘性物料,如木片、锯屑、刨花、木纤维和木粉等。这些粉尘不仅严重危害人体健康,污染环境,而且降低设备寿命,影响产品质量,并可能酿成火灾或爆炸事故,严重影响生产的正常进行。因此,生产性粉尘的有效收集和分离在木材工业中十分重要。

目前,国内外普遍采用气力吸尘装置对木材加工业中的粉尘污染进行治理。典型的气力吸尘装置一般由吸尘口、风机、管道系统及其附件、除尘器等部件或设备构成,其中除尘器是气力吸尘系统的关键设备,其分离效率和压力损失直接关系到整个吸尘系统的工作性能。在木材工业中,木粉尘主要来自于木材和人造板的磨光及砂光加工,形态复杂,呈毛刺状为多,质轻、量允并有较大的粘聚性,有的粒径在1μm以下,这些微细木粉对人体皮肤、呼吸系统、血液系统等具有严重危害。旋风分离器只能有效分离出粒径大于5一10μm的粉尘,如木片、刨花、锯屑等粗大碎料。由于工业粉尘排放标准日益严格,以前采用某些旋风分离器作为低含水效率木粉和其他混合码咪斗的终端分离器的做法已经不适用。为了达到GB16297-1996工业废气排放标准,国内木材加工企业已逐步采用袋式除尘器处理木粉等微细粉尘。

根据过滤机理,可将袋式除尘器分为表层过滤器和深层过滤器。

1、表层过滤

表层过滤的机理十分简单,即采用孔径比所需捕集颗粒粒径小的薄层过滤介质来捕集颗粒。表层过滤介质属于编织的单层结构,因此,虽然过滤介质的孔径比所需捕集的粉尘的粒径要小,但是当空气携带粉尘通过过滤介质时,粉尘颗粒易在过滤介质的小孔上搭桥,从而使过滤介质的孔径变小。随着捕集的粉尘量增加,过滤介质表面的粉饼(cake)起到过滤介质的作用,而过滤介质本身仅仅充当粉饼的支架。粉饼的平均孔径比所要捕集的粉尘粒径小,因而可将混合气流中的粉尘捕集下来。“表层过滤”即因粉尘微粒被收集在逐渐增厚的粉饼外表面上而得名。过滤介质通常是棉布,也可以是纸张、有孔金属膜,或砂层。当混合气流通过过滤介质时,其中的粉尘沉积在过滤介质表面上形成滤饼,此时,真正起过滤作用的是滤饼(又称初粘层)。在表层过滤中,混合气流通过过滤介质的平均速率称为表观速率(superficialvelocity)。它对袋式除尘器的除尘性能、结构及运行经济性十分重要。如果表观速率低,则除尘效率高,但如果表观速率太低,则所需的过滤面积过大,增加了袋子的数目和尺寸。如果表观速率较高,则除尘器结构紧凑,造价较低。

2、深层过滤

深层过滤机理在日常生活中的一个典型例子是过滤嘴香烟,用过即扔。所谓深层过滤,即在粉尘的捕集过程中,整个过滤介质均起捕集作用,而不像表层过滤那样,过滤主要依靠过滤介质表面所形成的初粘层。深层过滤介质的纤维随意定向,因此,当携带着粉尘粒子的混合气流流向该纤维体时,绕过纤维。由于混合气流中的粉尘粒子比空气重,在惯性力的作用下,粉尘粒子必将与纤维发生碰撞,从而从混合气流中分离出来。在深层过滤中,通常称混合气流通过过滤介质的平均速率为气布比(autoclothratio)。无论是表层过滤还是深层过滤,粉尘的捕集都离不开扩散、碰撞、拦截等作用。

3、过滤介质及其选用

3.1常用过滤介质

无论是表层过滤还是深层过滤,过滤效果均与过滤介质有关。对木质或竹质细微粉尘的过滤除尘,袋式除尘器的过滤介质可选用棉布、羊毛、玻璃纤维,还可以是其他合成纤维材料,如729机织滤料、208涤纶绒布滤料、729覆膜滤料及针刺毡等。其中,208涤纶绒布滤料应用较为广泛。

208涤纶绒布是我国为袋式除尘器专门开发的一种机织滤料。它是以涤纶短纤维为原料单面起绒的斜纹织物。其特点是,纱线间绒毛和表面绒毛能阻挡部分粉尘径直穿透滤布并有助于粉尘层的形成,因而可提高滤料的捕集效率;清灰时,表面积层的绒毛在反向(与滤尘时相比)能量作用下,由紧覆于织物表面变为松散状态,粉尘容易脱落,提高滤料对粉尘的剥离率。实践证明,208绒布在清灰时,其初粘层遭到破坏,重新滤尘时捕集效率显著降低。另外,还应特别注意防止滤料结露,否则,木质或竹质细微粉尘极易在滤料表面结垢,难于清理。

3.2过滤介质的选用

选用滤料的依据很多,如根据含尘气体的特性(温度、湿度、腐蚀性及可燃性和爆炸性)、根据粉尘的性状(形状和粒径分布、附着性和凝聚性、吸湿性和潮解性、磨啄性及可燃性和爆炸性)、根据除尘器的清灰方式等。在木材加工业中选用过滤介质时,应综合考虑使用场合、投资费用及耐磨性。棉布和羊毛比较耐磨,适用温度分别为82℃和93℃而玻璃纤维可在260℃的高温下使用(有时甚至高达287℃)。合成纤维的适用温度介于玻璃纤维和棉布及羊毛之间。如果混合气流中含酸性或碱性物质,选用的过滤介质还应具有耐酸性或耐碱性。通常情况下,袋子的寿命为3~5年。一般而言,过滤介质表面若具有凸起的微纤丝,则容易形成滤饼。