
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文檔簡(jiǎn)介
袋式除塵器用過(guò)濾材料及過(guò)濾袋(五)[轉(zhuǎn)帖]二、進(jìn)口PPS耐酸堿性針刺過(guò)濾氈保持了100%的材質(zhì)純正,但忽略了PPS的缺點(diǎn)及用怎樣的加工方法去彌補(bǔ),又忽略了另外幾種復(fù)合材料的性能,可能會(huì)使中國(guó)的用戶在使用該種產(chǎn)品時(shí)得到的是失敗。
過(guò)濾材料應(yīng)用于燃煤鍋爐,垃圾焚燒爐等含酸、堿、高溫、高濕狀態(tài)煙塵時(shí)一般只有幾種耐高溫材料可以選用,它們是PTFE聚四氟乙烯纖維、玻璃纖維、PPS纖維、P84纖維。因?yàn)镻PS纖維價(jià)格適中,而被更多選用(這種纖維目前只有二家日本公司生產(chǎn)),但其具有致命的弱點(diǎn):抗氧化性差、不能耐超過(guò)190℃的溫度、熱縮性大等,這時(shí)就需要加入上列其它纖維混合形成復(fù)合材料才能彌補(bǔ)PPS自身的缺點(diǎn),達(dá)到理想的使用壽命,而這些制造工藝和方法可能在進(jìn)口時(shí)會(huì)忽略或沒(méi)有加上。三、進(jìn)口耐高溫濾料均具有昂貴的價(jià)格,國(guó)產(chǎn)氟美斯耐高溫濾料滿足了各種工況的需求,并且價(jià)格合理,性能比低于進(jìn)口耐高溫濾料數(shù)倍,它把幾種耐高溫材料的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)出來(lái),具有無(wú)可比擬的復(fù)合材料的優(yōu)越性,在強(qiáng)高溫狀態(tài)下可以更好勝任中國(guó)工礦企業(yè)操作及
自動(dòng)化水平較低的狀態(tài),適合中國(guó)的國(guó)情。以下是氟美斯產(chǎn)品的部分介紹。
氟美斯的制造工藝中多選用了層狀復(fù)合及多種原材料摻混及施加細(xì)PTFE微細(xì)粒子滲透交聯(lián)等復(fù)合工藝,它與其它耐高溫纖維直接經(jīng)梳理、針刺成氈的不同之處在于幾個(gè)方面:
★逐層梯度變化,透氣量更大、阻力低;
★表層施加化學(xué)纖維過(guò)濾層或超細(xì)纖維面層,精度更高;
★基布可選用高強(qiáng)基布或耐溫、耐酸、堿性性能更強(qiáng)的布;
★施加PTFE涂層,滲透式顆粒分布;
★預(yù)涂層聚四氟乙烯高分子微粒,根據(jù)需要選用不同微粒直徑的懸浮液涂層。
◆溫度較高、溫度波動(dòng)較大的場(chǎng)合;
◆酸堿性比較高、腐蝕性比較強(qiáng)的工況條件;
◆微細(xì)高溫粉塵過(guò)濾及有價(jià)值金屬物質(zhì)回收;
◆粘結(jié)度較高或濕度較大、覆膜濾料無(wú)法應(yīng)用工況。
最適合的應(yīng)用領(lǐng)域:水泥旋窯(窯頭、窯尾)、立窯窯尾、高爐煤氣凈化、鐵合金冶煉爐、垃圾焚燒爐等。
在高溫?zé)煔膺^(guò)濾方面,國(guó)外濾料在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多的是玻璃纖維膨體機(jī)織布覆膜濾料,氟美斯與玻璃纖維覆膜相比其最大特點(diǎn)是耐更高的過(guò)濾速度且低成本。
所有的袋式過(guò)濾器中最重要的參數(shù)是濾料的過(guò)濾速度,該參數(shù)決定了在袋式過(guò)濾器中需要使用的濾布量,也決定了該系統(tǒng)的體積大小和成本。
4.1.3FMS氟美斯過(guò)濾氈與玻纖覆膜濾料性能對(duì)比如下:FMS氟美斯過(guò)濾氈連續(xù)玻璃纖維膨體紗覆膜機(jī)織布
過(guò)濾風(fēng)速可達(dá)1.2~1.4米/分過(guò)濾風(fēng)速可達(dá)0.8~1米/分,不能超過(guò)1米/分
耐溫200~220℃240~260℃260~300℃300~400℃耐溫260℃
很好的耐酸、堿性
低壓力損失、低運(yùn)行阻力較低的壓力損失、低運(yùn)行阻力
高機(jī)械強(qiáng)力、耐折、耐磨性好低機(jī)械強(qiáng)力、耐磨、耐折性差
表面光潔
可承受較大的噴吹壓力(噴吹壓力可取3~4kg或更高)不能承受太大的噴吹壓力和頻繁清灰
不存在薄膜脫裂、脫落風(fēng)險(xiǎn)薄膜局部破裂磨損、脫落的機(jī)率非常大
用正常方法加工布袋布袋底部、頭部都要特殊加固
標(biāo)準(zhǔn)的、一般的骨架,骨架鋼絲的根數(shù)為8~12根左右支撐布袋的骨架龍骨要增加到16~24根鋼絲
使用壽命長(zhǎng)風(fēng)速過(guò)高,會(huì)有大的使用風(fēng)險(xiǎn),膜如果損失,壽命更加難以保證
4.1.4博格氟美斯(FMS)針刺過(guò)濾氈性能參數(shù)
濾料名稱玻纖氈FMS9806FMS9807FMS9808FMS9809
材質(zhì)玻纖/玻纖基布P84、玻纖/玻纖基布芳綸、玻纖/玻纖基布PPS、玻纖/玻纖基布玻纖、P84、不銹鋼纖維/玻纖基布
克重(g/m2)>800
厚度(mm)2~2.4
透氣度(m2m2/min)8~12
斷裂強(qiáng)度(N/520cm)經(jīng)向>1800>2000>2000>2000>2000
緯向>2000>2500>2500>2500>2500
斷裂伸長(zhǎng)(%)經(jīng)向<10
緯向<10
連續(xù)工作溫度(℃)240~280260~300240~260200~220300~400
耐酸性優(yōu)優(yōu)良優(yōu)優(yōu)
耐堿性優(yōu)優(yōu)良優(yōu)優(yōu)
耐磨性優(yōu)
水解穩(wěn)定性優(yōu)
后處理方式PTFE處理、軋光4.1.5博格滌綸超細(xì)纖維針刺氈
濾料名稱博格滌綸超細(xì)纖維針刺氈
材質(zhì)滌綸/滌綸長(zhǎng)絲基布
克重(g/m2)400500550
厚度(mm)1.3
透氣度(m3/m2/min)16
斷裂強(qiáng)度(N/5×20cm)經(jīng)向>1600>1800>1900
緯向>1250>1500>1600
斷裂伸長(zhǎng)度(%)經(jīng)向<25
緯向<45
破裂強(qiáng)度(Mpa/min)2.902.80
連續(xù)使用溫度(℃)≤130
短時(shí)使用溫度(℃)150
耐酸性良
耐堿性良
耐磨性優(yōu)
水解穩(wěn)定性良
后處理方式燒毛、壓光、涂層、熱定型4.1.6
幾種高效過(guò)濾針刺氈(超細(xì)纖維)濾料的特性參數(shù)
STEXF(斯太福)進(jìn)口濾料
PE401PE401PE401
材質(zhì)基布滌綸聚酯長(zhǎng)纖維網(wǎng)滌綸
面層滌綸滌綸
重量(g/m2)400±25500±25550±25500
厚度(mm)1.3±0.21.6±0.21.9±0.21.7
透氣度(m3/m2·min)16±2514±0.210±25%10
斷裂強(qiáng)度(N/5×20cm)經(jīng)向>1100>1300>1500900
緯向>1400>1500>16001100
斷裂伸長(zhǎng)(%)經(jīng)向<3026
緯向<5045
頂破強(qiáng)度(KG/cm2)>20>25>28
連續(xù)操作溫度130℃130℃
瞬間上限溫度150℃150℃
常規(guī)寬度<3M
處于干熱情況下熱收縮率150℃<2%<1.5%
表面后處理形式燒毛、砑光、涂層、熱定型單面燒毛、熱定型
4.1.7國(guó)內(nèi)濾料企業(yè)與國(guó)外公司相比既有優(yōu)勢(shì),又有差距。國(guó)產(chǎn)濾料企業(yè)與進(jìn)口濾料企業(yè)相比差距主要為以下三個(gè)方面:
一、對(duì)除塵器設(shè)計(jì)選型了解和對(duì)各種工況的了解和掌握及濾料的使用技術(shù)與國(guó)外公司相比明顯欠缺、缺乏相應(yīng)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
二、制膜技術(shù)與國(guó)外公司相比稍遜一籌,而且膜的品種及適用性不如國(guó)外公司。
三、層壓及覆合膜的技術(shù)與國(guó)外公司相比仍有一定距離。
4.1.8我們?yōu)槭裁匆_(kāi)發(fā)這么多的產(chǎn)品品種
一.適應(yīng)中國(guó)的國(guó)情
1.在中國(guó),袋式除塵器從上世紀(jì)60年代開(kāi)始起步,到現(xiàn)在僅40幾個(gè)年頭,中間經(jīng)歷了很多曲折。由于中國(guó)地域廣闊,尤其是改革開(kāi)放以后,各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和技術(shù)應(yīng)用的不平衡,導(dǎo)致袋式除塵器應(yīng)用和濾料使用的差異性,甚至差異很大。比如燃煤鍋爐,我國(guó)的煤種多、燃燒煙氣成分差別很大,這種差別對(duì)濾料的使用造成了很大的影響??陀^的現(xiàn)實(shí)要求我們?yōu)V料生產(chǎn)企業(yè)要考慮到不同的應(yīng)用條件來(lái)開(kāi)發(fā)與之相適應(yīng)的濾料產(chǎn)品,博格現(xiàn)有40幾個(gè)品種的產(chǎn)品有很大一部分是根據(jù)不同的應(yīng)用條件為用戶生產(chǎn)的。
2.濾料在很多行業(yè)不是必須的生產(chǎn)資料。作為環(huán)保產(chǎn)品,濾料的使用不會(huì)給使用者帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)效益,而更多的是體現(xiàn)社會(huì)效益。由于各企業(yè)的經(jīng)濟(jì)條件不同,一些企業(yè)難以承受高額的濾料購(gòu)置成本和袋式除塵器的運(yùn)行和維護(hù)成本。因此,為用戶“量身訂做”也是增加濾料品種的一個(gè)原因。
3.中國(guó)有自己的國(guó)情,由于東西部以及新老工業(yè)城市的差異,使我們不能象發(fā)達(dá)國(guó)家那樣全部使用高標(biāo)準(zhǔn)的濾料,國(guó)家制訂各行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)也充分考慮到這一點(diǎn)。開(kāi)發(fā)高、中、低檔的過(guò)濾材料以適應(yīng)不同地區(qū)、不同行業(yè)、不同企業(yè)的需求,是由中國(guó)的國(guó)情決定的。合理生產(chǎn)不同擋次的過(guò)濾材料來(lái)適應(yīng)今天環(huán)保事業(yè)的需要、打造具有中國(guó)特色的濾料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是必要的,也是大勢(shì)所趨。
二.提高與國(guó)外濾料產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)
與國(guó)外的濾料相比,我們的濾料確實(shí)存在差距,盡管這種差距在迅速縮小。在與國(guó)外濾料競(jìng)爭(zhēng)時(shí)要充分利用我們的優(yōu)勢(shì):我們了解國(guó)內(nèi)的需求、了解企業(yè)之間的差異,我們能用更低的成本為用戶提供解決方案。我們還有本土優(yōu)勢(shì)、有民族情結(jié)優(yōu)勢(shì)。只要我們有博采眾長(zhǎng)的胸懷、有別具一格的特點(diǎn),我們就能在與國(guó)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)第六節(jié)袋式除塵器
袋式除塵器是一種高效干式除塵器。它是依靠纖維濾料做成的濾袋,更主要的是通過(guò)濾袋表面上形成的粉塵層來(lái)凈化氣體的。幾乎對(duì)于一般工業(yè)中的所有粉塵,其除塵效率均可能達(dá)到99%以上。如果所用濾料性能好,設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行得當(dāng),則其除塵效率甚至可以達(dá)到99.9%。通常濾袋多做成圓柱形,其直徑120~300mm,長(zhǎng)度可達(dá)10m。為了使結(jié)構(gòu)緊湊,濾袋也有做成扁袋的,其厚度及間距可以只有25~50mm。其處理風(fēng)量可以從每小時(shí)幾百立方米到百萬(wàn)立方米。由于所采用的濾袋形式、組合方式以及清灰方式等不同,袋式除塵器的種類很多。特別是近40年來(lái),由于新的合成纖維濾料的出現(xiàn),清灰方法的不斷改進(jìn)以及自動(dòng)控制和檢測(cè)裝置的使用,使袋式除塵器得到迅速發(fā)展,已成為各類高效除塵設(shè)備中最富競(jìng)爭(zhēng)力的一種除塵設(shè)備。
一、袋式除塵器的基本原理
(一)濾塵機(jī)制簡(jiǎn)單的袋式除塵器如圖6—18所示,含塵氣流從下部進(jìn)入圓筒形濾袋,在通過(guò)濾料的孔隙時(shí),粉塵被濾料阻留下來(lái),透過(guò)濾料的清潔氣流由排出口排出。沉積于濾料上的粉塵層,在機(jī)械振動(dòng)的作用下從濾料表面脫落下來(lái),落入灰斗中。袋式除塵器的濾塵機(jī)制包括篩分、慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散、靜電及重力作用等。篩分作用是袋式除塵器的主要濾塵機(jī)制之一。當(dāng)粉塵粒徑大于濾料中纖維間孔隙或?yàn)V料上沉積的粉塵間的孔隙時(shí),粉塵即被篩濾下來(lái)。通常的織物濾布,由于纖維間的孔隙遠(yuǎn)大于粉塵粒徑,所以剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí),篩分作用很小,主要是纖維濾塵機(jī)制——慣性碰撞、攔截、擴(kuò)散和靜電作用。但是當(dāng)濾布上逐漸形成了一層粉塵粘附層后,則碰撞、擴(kuò)散等作用變得很小,而是主要靠篩分作用。
圖6—18機(jī)械振動(dòng)袋式除塵器
一般粉塵或?yàn)V料可能帶有電荷,當(dāng)兩者帶有異性電荷時(shí),則靜電吸引作用顯現(xiàn)出來(lái),使濾塵效率提高,但卻使清灰變得困難。近年來(lái)不斷有人試驗(yàn)使濾布或粉塵帶電的方法,強(qiáng)化靜電作用,以便提高對(duì)微粒的濾塵效率。重力作用只是對(duì)相當(dāng)大的粒子才起作用。慣性碰撞、攔截及擴(kuò)散作用,應(yīng)隨纖維直徑和濾料的孔隙減小而增大,所以濾料的纖維愈細(xì)、愈密實(shí),濾塵效果愈好。
(二)濾塵效率在各種除塵裝置中,袋式除塵器是濾塵效率很高的一種,幾乎在各種情況下,濾塵效率都可以達(dá)到99%以上。如設(shè)計(jì)、制造、安裝運(yùn)行得當(dāng),特別是維護(hù)管理適當(dāng),則不難使其除塵效率達(dá)到99.9%。在許多情況下,袋式除塵器的排塵濃度可以達(dá)到每立方米數(shù)十毫克,甚至0.1mg/m3以下。因此,有時(shí)可以將袋式除塵器排氣送回車間內(nèi)部循環(huán)使用,節(jié)省了為補(bǔ)給空氣加熱或冷卻的能耗和費(fèi)用。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)、選用不當(dāng)或操作管理不善的情況下,袋式除塵器的排塵濃度也會(huì)達(dá)到很高數(shù)值。影響袋式除塵器濾塵效率的因素包括粉塵特性、濾料特性、運(yùn)行參數(shù)(主要是粉塵層厚度、壓力損失和過(guò)濾速度等)以及清灰方式和效果等。下面僅對(duì)幾個(gè)主要影響因素做一簡(jiǎn)述。1.濾料的結(jié)構(gòu)及粉塵層厚度袋式除塵器采用的濾料可以是織物(素布或起絨的絨布),也可以是輥壓或針刺的氈子。不同結(jié)構(gòu)的濾料,濾塵過(guò)程不同,對(duì)濾塵效率的影響也不同。素布中的孔隙存在于經(jīng)、緯線以及纖維之間,后者占全部孔隙的30%~50%。開(kāi)始濾塵時(shí),大部分氣流從線間網(wǎng)孔通過(guò),只有少部分穿過(guò)纖維間的孔隙。其后,由于粗塵粒嵌進(jìn)線間的網(wǎng)孔,強(qiáng)制通過(guò)纖維間的氣流逐漸增多,使慣性碰撞和攔截作用逐步增強(qiáng)。由于粘附力的作用,在經(jīng)、緯線的網(wǎng)孔之間產(chǎn)生了粉塵架橋現(xiàn)象,很快在濾料表面形成了一層所謂粉塵初次粘附層(簡(jiǎn)稱粉塵初層),如圖6—19所示。由于粉塵粒徑一般都比纖維直徑小,所以在粉塵初層表面的篩分作用也強(qiáng)烈增強(qiáng)。這樣一來(lái),由于濾布表面粉塵初層及隨后在其上逐漸沉積的粉塵層的濾塵作用,使濾布成為對(duì)粗、細(xì)粉塵皆是有效的過(guò)濾材料,濾塵效率顯著提高。
圖6—19濾布的濾塵過(guò)程
絨布是素布通過(guò)起絨機(jī)拉刮成具有絨毛的織物。開(kāi)始濾塵時(shí),塵粒首先被多孔的絨毛層所捕獲,經(jīng)、緯線大都起一種受力的支撐作用。隨后,很快在絨毛層上形成一層強(qiáng)度較高且較厚的多孔粉塵層。由于絨布的容塵量比素布大,所以濾塵效率比素布高。氈子是由單纖維雜亂堆積的、較厚實(shí)的多孔性濾料,在一定程度上具有內(nèi)部式過(guò)濾器的特點(diǎn)。不但氈本身具有一定的濾塵能力,而且容塵量大,所以即使其表面不形成粉塵層,也能保證有較高的濾塵效率。可見(jiàn),袋式除塵器的濾塵效率高,主要是靠濾料上形成的粉塵層的作用,濾布則主要起著形成粉塵層和支撐它的骨架的作用。正是由于袋式除塵器是把沉積在濾料表面上的粉塵層作為過(guò)濾層的一種過(guò)濾式除塵裝置,所以為控制一定的壓力損失而進(jìn)行清灰時(shí),應(yīng)保留住粉塵初層,而不應(yīng)清灰過(guò)度,乃至引起效率顯著下降,濾料損傷加快。圖6—20為同一種濾料在不同狀況下的分級(jí)效率曲線。由圖可以看出,清潔濾料(新的或清洗后的濾料)的濾塵效率最低,積塵后最高,清灰后有所降低。還可以看出,對(duì)粒徑為0.2~0.4μm左右的粉塵,在不同狀況下的過(guò)濾效率皆最低。這是因?yàn)檫@一粒徑范圍的塵粒正處于慣性碰撞和拉截作用范圍的下限、擴(kuò)散作用范圍的上限。
圖6—20濾料在不同狀況下的分級(jí)效率
不同結(jié)構(gòu)的濾料在清灰后的效率降低值也是各不相同的。素布結(jié)構(gòu)的濾料,清灰后粉塵層受到破壞,沉積的粉塵層呈片狀脫落,過(guò)濾效率顯著下降。絨布濾料因絨毛間能保留著部分永久性容塵,所以清灰后效率下降不很大。而毛氈濾料,由于其永久性容塵量大,所以即使清灰過(guò)度,對(duì)效率影響也不很大。2.過(guò)濾速度袋式除塵器的過(guò)濾速度υ系指氣體通過(guò)濾料的平均速度(m/min)??捎孟率奖硎?6—24)式中Q——通過(guò)濾料的氣體流量,m3/h;A——濾料總面積,m2。工程上也用比負(fù)荷qf的概念,它系指每平方米濾料每小時(shí)所過(guò)濾的氣體量(m3),其單位是m3/(m2·h),因此(6—25)顯然有過(guò)濾速度υ(或比負(fù)荷qf)是代表袋式除塵器處理氣體能力的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。過(guò)濾速度的選擇要考慮經(jīng)濟(jì)性和對(duì)濾塵效率的要求等各方面因素。從經(jīng)濟(jì)方面考慮,選用的過(guò)濾速度高時(shí),處理相同流量的含塵氣體所需的濾料面積小,則除塵器的體積、占地面積、耗鋼量亦小,因而投資小,但除塵器的壓力損失、耗電量、濾料損傷增加,因而運(yùn)行費(fèi)用高。從濾塵效率方面看,過(guò)濾速度大小的影響是很顯著的。一些實(shí)驗(yàn)表明,過(guò)濾速度增大1倍,粉塵通過(guò)率可能增大2倍甚至4倍以上。所以通常總是希望過(guò)濾速度選得低一些。實(shí)用中織物濾布的過(guò)濾速度為0.5~2m/min,毛氈濾料為1~5m/min。從經(jīng)濟(jì)性和高效率兩方面看,這一濾速范圍是最適宜的。當(dāng)過(guò)濾速度提高時(shí),將加劇塵粒以三條途徑對(duì)濾料的穿透,即直通、壓出和氣孔,因而降低除塵效率(見(jiàn)圖6—21)。上面所述的濾塵效率隨過(guò)濾速度增大而顯著降低的特性,是不能用纖維過(guò)濾理論來(lái)解釋的。從纖維過(guò)濾理論來(lái)看,當(dāng)以慣性碰撞為主要捕集機(jī)制時(shí),捕集效率應(yīng)隨過(guò)濾速度增大而提高;只有在以擴(kuò)散為主要捕集機(jī)制時(shí),捕集效率才會(huì)隨速度減小而提高,但擴(kuò)散作用對(duì)粒徑為0.2μm左右以上的粒子是不重要的,而實(shí)際要捕獲的粒徑要比這大得多。
圖6—21粉塵透過(guò)濾布的機(jī)理
3.粉塵特性在粉塵特性中,影響袋式除塵器除塵效率的主要是粉塵顆粒(見(jiàn)圖6—22)。對(duì)于0.1μm的塵粒,其分級(jí)除塵效率可達(dá)95%。圖6—23表示對(duì)鍋爐飛灰的分級(jí)除塵效率。對(duì)于大于1μm的塵粒,可以穩(wěn)定地獲得99%以上的除塵效率。圖6—22不同粒徑的除塵效率1—積塵的濾料;2—振打后的濾料;3—潔凈濾料
圖6-23鍋爐用袋式收塵器的分級(jí)收塵率
在大小不等的塵粒中,以粒徑0.2~0.4μm塵粒的分級(jí)效率最低,無(wú)論清潔濾料或積塵后的濾料皆大致相同。這是由于這一粒徑范圍的塵粒處于幾種除塵效率低值的區(qū)域所致。塵粒攜帶的靜電荷也影響除塵效率,粉塵荷電越多,除塵效率就越高?,F(xiàn)已利用這一特性,在濾料上游使塵粒荷電,從而對(duì)1.6μm塵粒的捕集效率達(dá)至99.99%。4.清灰方式袋式除塵器濾料的清灰方式也是影響其濾塵效率的重要因素。如前所述,濾料剛清灰后的濾塵效率是最低的,隨著過(guò)濾時(shí)間(即粉塵層厚度)的增長(zhǎng),效率迅速上升。當(dāng)粉塵層厚度進(jìn)一步增加時(shí),效率保持在幾乎恒定的高水平上。清灰方式不同,清灰時(shí)逸散粉塵量不同,清灰后殘留粉塵量也不同,因而除塵器排塵濃度不同。例如,機(jī)械振動(dòng)清灰后的排塵濃度,要比脈沖噴吹清灰后的低一些;以直接脈沖(壓縮空氣直接向?yàn)V袋噴吹)和阻尼脈沖(在清灰系統(tǒng)中有一裝置,當(dāng)電磁閥關(guān)閉后可使濾袋內(nèi)的壓力逐漸降低)相比較(兩者的壓力上升率和最大逆壓均相同),前者的排塵濃度約為后者的幾倍。這是因?yàn)樵谥苯用}沖的情況下,噴吹后濾袋急劇地收縮,過(guò)濾氣流和濾袋的加速一起作用,使噴吹后振松了的粉塵穿透增多。阻尼脈沖噴吹后濾料上殘留粉塵較多,因而其濾層阻力比直接脈沖高。此外,對(duì)于同一清灰方式,如機(jī)械振動(dòng)清灰方式,在振動(dòng)頻率不變時(shí),振幅增大將使排塵濃度顯著增大;但改變頻率、振幅不變時(shí),排塵濃度卻基本不變。實(shí)際應(yīng)用的袋式除塵器的排塵濃度取決于同時(shí)清灰的濾袋占濾袋總數(shù)的比例,氣流在全部濾袋中的分配以及清灰參數(shù)等的影響。
(三)壓力損失袋式除塵器的壓力損失(設(shè)備阻力)不但決定著它的能耗,還決定著除塵效率和清灰的時(shí)間間隔。袋式除塵器的壓力損失與它的結(jié)構(gòu)形式、濾料特性、過(guò)濾速度、粉塵濃度、清灰方式、氣體溫度及氣體黏度等因素有關(guān)。它基本上由三部分組成。(6—26)式中△p——袋式除塵器設(shè)備阻力,Pa;△pc——除塵器結(jié)構(gòu)阻力,Pa;△p0——清潔濾料的阻力,Pa;△Pd——濾料上附著粉塵的阻力,Pa。(1)除塵器結(jié)構(gòu)阻力是指氣體通過(guò)入口、出口以及除塵器內(nèi)部的擋板、引射器等產(chǎn)生的阻力。正常情況下,這部分阻力一般為200~500Pa(20~50mmH2O);(2)清潔濾料的阻力(△p0)是指濾料未附著粉塵時(shí)的阻力。該項(xiàng)阻力較小。氣體在濾料中的流動(dòng)屬于層流,清潔濾料的壓力損失可用下式表示:(6—27)式中——濾料的阻力系數(shù),1/m;μ——?dú)怏w的動(dòng)力黏度,kg/(m·s);υ——過(guò)濾速度,m/s。(3)濾料上粉塵層的阻力(6—28)式中——粉塵層的阻力系數(shù),1/m;a——粉塵層的比阻力,m/kg;m——粉塵負(fù)荷,kg/m2。于是,積塵濾料的總阻力為(6—29)在一般情況下△p0=50~200Pa,而△pd=500~2500Pa。通常,a值不是常數(shù),它取決于粉塵堆積負(fù)荷m、粉塵粒徑、粉塵層的空隙率及濾料的特性等。a一般為109~1012m/kg。對(duì)于清潔濾料,實(shí)用上常以透氣率指標(biāo)表示其阻力。透氣率系指壓差124.5Pa(12.7mmH2O)時(shí),濾料對(duì)大氣的過(guò)濾速度(cm/s)。
(四)影響設(shè)備壓力損失的因素(1)袋式除塵器的壓力損失在很大程度上取決于選定的過(guò)濾風(fēng)速。除塵器結(jié)構(gòu)阻力、清潔濾料的阻力及濾料上附著粉塵層的阻力都隨過(guò)濾風(fēng)速的提高而增加。如圖6—24所示。
圖6-24阻力與過(guò)濾風(fēng)速的關(guān)系
(2)粉塵堆積負(fù)荷(m)對(duì)積塵濾料的阻力有決定性的影響。除直接關(guān)系著△Pd的大小外,式(6—28)及式(6—29)中的a值亦隨m值而變化。圖6—25所示為實(shí)用m值范圍內(nèi)的a值。
圖6—25濾料的平均。值(過(guò)濾風(fēng)速1~10cm/s)1—長(zhǎng)絲濾布;2—光滑濾布;3—紡紗濾布;4—絨布
(3)濾料的特性。不同結(jié)構(gòu)濾料的阻力通常有如下關(guān)系:長(zhǎng)纖維濾料高于短纖維濾料;不起絨濾料高于起絨濾料;紡織濾料高于氈類濾料;布料較重的濾料高于較輕的濾料。(4)過(guò)濾時(shí)間。工作過(guò)程中袋式除塵器的阻力不是定值,而是隨時(shí)間變化的。隨著過(guò)濾的進(jìn)行,濾料上附著的粉塵層逐漸增厚,透光性降低,阻力便相應(yīng)增加。這將使風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量減小,粉塵穿透量增大,并可能抽去濾料縫隙間的沉積粉塵,使除塵效率降低。此時(shí)便需清灰,以便將阻力控制在一定范圍之內(nèi)。因而,設(shè)備阻力的變化實(shí)際如圖6—26所示。對(duì)于分室的袋式除塵器,常用逐室中斷過(guò)濾進(jìn)行清灰的方法。此時(shí),總抽風(fēng)量稍有下降,設(shè)備阻力亦略有增加。當(dāng)清灰結(jié)束重新恢復(fù)濾塵時(shí),由于清灰濾室的阻力已下降,所以袋式除塵器總風(fēng)量將增加,設(shè)備阻力將下降(見(jiàn)圖6—27)。
圖6—26阻力與時(shí)間的關(guān)系
圖6—27分室袋式除塵器阻力隨時(shí)間的變化
實(shí)際上,濾料清灰后其阻力只能降低到清灰前的20%~80%,而不能恢復(fù)到新濾料狀態(tài),這是因?yàn)闉V料上含殘存初次粉塵層。而且殘存初次粉塵層的量會(huì)隨使用時(shí)間推移而增加。一般情況是,袋式除塵器的壓力損失在剛使用時(shí)增加較快,但經(jīng)1~2個(gè)月便趨穩(wěn)定,以后雖有增加但比較緩慢,多數(shù)趨于定值。(5)清灰方式。在同樣條件下,采用高能量清灰方式(如脈沖噴吹、氣環(huán)反吹等)的設(shè)備阻力較低,而采用低能量清灰方式(如機(jī)械振動(dòng)、逆氣流等)的設(shè)備阻力較高,這是由于清灰后濾料與剩余粉塵量不同所致。
二、袋式除塵器選用中各種因素的考慮
1.處理風(fēng)量袋式除塵器的處理風(fēng)量必須滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量的要求,并考慮管道漏風(fēng)系數(shù)。系統(tǒng)風(fēng)量波動(dòng)時(shí),應(yīng)按最高風(fēng)量選用袋式除塵器。高溫?zé)煔庵袘?yīng)按煙氣溫度折算到工況風(fēng)量來(lái)選用袋式除塵器。2.使用溫度袋式除塵器的使用溫度受以下兩個(gè)條件的制約。(1)濾料材質(zhì)所允許的長(zhǎng)期使用溫度和短期最高使用溫度,一般應(yīng)按長(zhǎng)期使用溫度采取。(2)為防止結(jié)露,煙氣溫度所允許的最低限度,一般應(yīng)保持除塵器內(nèi)的煙氣溫度高于露點(diǎn)15~20℃。對(duì)于高溫塵源,必須將含塵氣體冷卻至濾料能承受的溫度以下。在高溫?zé)煔庵型写罅克肿雍蚐Ox,鑒于SOx的酸露點(diǎn)較高,這時(shí)確定袋式除塵器的使用溫度時(shí),應(yīng)予特別的注意。在凈化溫度接近露點(diǎn)的高溫氣體時(shí),應(yīng)以間接加熱或混入高溫氣體等方法降低氣體的相對(duì)濕度,以防結(jié)露,影響袋式除塵器的使用。3.氣體的組成氣體的含水量,決定了露點(diǎn)的高低。在考慮被處理氣體中含有可燃性、腐蝕性以及有毒性氣體時(shí),必須掌握氣體的化學(xué)成分。而一般情況下,則可按照處理空氣來(lái)選用袋式除塵器。對(duì)于可燃性氣體,如CO等,當(dāng)其與氧共存時(shí),有可能構(gòu)成爆炸性混合物。若不在爆炸界限之內(nèi),可直接使用袋式除塵器,但應(yīng)采用氣密性高的結(jié)構(gòu),并采取防爆措施及選用電阻低的濾料。若達(dá)到爆炸界限,則應(yīng)在進(jìn)入除塵器前設(shè)置輔助燃燒器,待氣體完全燃燒并經(jīng)冷卻后,才能進(jìn)入袋式除塵器。對(duì)于腐蝕性氣體,如氧化硫、氯及氯化氫、氟及氟化氫、磷酸氣體等,需根據(jù)腐蝕氣體的種類選擇濾料、殼體材質(zhì)及防腐方法等。4.煙氣含塵濃度煙氣的入口含塵濃度對(duì)袋式除塵器的壓力損失和清灰周期、濾料和箱體的磨損及排灰裝置的能力等均有較大影響,濃度過(guò)大時(shí)應(yīng)設(shè)預(yù)除塵。5.粉塵特性(1)附著性和凝聚性這一屬性對(duì)袋式除塵器的清灰效果和除塵效果有較大影響。(2)粒徑分布粉塵中的細(xì)微部分對(duì)于袋式除塵器的除塵效果和壓力損失影響較突出;而在入口含塵濃度高和粉塵硬度大時(shí),粗顆粒粉塵對(duì)濾料和殼體等的磨損影響較顯著。(3)粒子形狀通常在過(guò)濾特殊形狀的粉塵時(shí),才考慮此因素。例如纖維性粉塵,因容易凝聚成絮狀物而難以被清離濾袋,因而袋式除塵器應(yīng)采用外濾式,適當(dāng)降低過(guò)濾風(fēng)速,并采用特殊清灰措施。(4)粒子的密度粉塵假密度越小,清灰便越困難,因而必須適當(dāng)降低過(guò)濾風(fēng)速。此外,假密度直接影響卸灰裝置的能力。(5)吸濕性和潮解性具有較強(qiáng)吸濕性和潮解性的粉塵,極易在濾袋表面吸濕而固化或潮解成稠狀物,致使袋式除塵器壓力損失增大而不能工作。在過(guò)濾這些粉塵時(shí),必須采取包括加熱保溫在內(nèi)的措施。(6)磨啄性磨啄性強(qiáng)的粉塵系指硬度高且粒度粗的粉塵,它們?nèi)菀啄p濾袋和殼體等,應(yīng)設(shè)法防止或減輕其危害。(7)帶電性容易帶電的粉塵常使清灰困難,因而選擇過(guò)濾風(fēng)速必須適當(dāng)。若粉塵可能因靜電發(fā)生的火花而引起爆炸,則應(yīng)采取防靜電措施。(8)爆炸性、可燃性爆炸性粉塵應(yīng)采取防爆防火措施。6.設(shè)備阻力每一類袋式除塵器都有其一定的阻力范圍。但選用時(shí)可能需根據(jù)風(fēng)機(jī)能力等因素做適當(dāng)?shù)淖儎?dòng)。此時(shí)應(yīng)對(duì)過(guò)濾風(fēng)速、清灰周期做相應(yīng)的調(diào)整。7.工作壓力一般情況下,要求袋式除塵器的耐壓度為3000~5000Pa(約300~500mmH2O),當(dāng)采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)為動(dòng)力時(shí),要求耐壓度為15000~50000Pa(約1500~5000mmH2O),在少數(shù)場(chǎng)合(例如高爐煤氣凈化),要求的耐壓度超過(guò)105Pa。8.工作環(huán)境室外安裝袋式除塵器時(shí),應(yīng)考慮相應(yīng)的電氣系統(tǒng)及采取防雨措施。袋式除塵器設(shè)在有腐蝕性的氣體或粉塵的環(huán)境中,或者在海岸近旁或船上,則應(yīng)仔細(xì)選擇除塵器的結(jié)構(gòu)材質(zhì)和防腐涂層。袋式除塵器用于寒冷地帶,若以壓縮空氣清灰或采用氣缸驅(qū)動(dòng)的切換閥時(shí),必須防止壓縮空氣中的水分凍結(jié),以免運(yùn)轉(zhuǎn)失靈。
三、袋式除塵器的濾料
濾料是袋式除塵器的主要組成部分之一,袋式除塵器的性能在很大程度上取決于濾料的性能。濾料的性能,主要指過(guò)濾效率、透氣性和強(qiáng)度等,這些都與濾料材質(zhì)和結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)袋式除塵器的除塵原理和粉塵特性,對(duì)濾料提出如下要求。(1)容塵量大,清灰后能保留一定的永久性容塵,以保持較高的過(guò)濾效率;(2)在均勻容塵狀態(tài)下透氣性好,壓力損失小;(3)抗皺折、耐磨、耐溫和耐腐蝕性好,機(jī)械強(qiáng)度高;(4)吸濕性小,易清灰;(5)使用壽命長(zhǎng),成本低。這些要求,有些取決于纖維的理化性質(zhì),有些取決于濾料的結(jié)構(gòu)。一般濾料很難同時(shí)滿足所有要求,要根據(jù)具體使用條件來(lái)選擇合適的濾料。袋式除塵器采用的濾料種類較多,按濾料的材質(zhì)分,有天然纖維、無(wú)機(jī)纖維和合成纖維等。近年來(lái)隨著合成纖維工業(yè)的發(fā)展,不斷出現(xiàn)一些價(jià)廉、耐用的新型濾料。就纖維而言,有長(zhǎng)纖維和短纖維兩種。長(zhǎng)纖維織物的表面絨毛少,粉塵層壓力損失高,但容易清灰;一般短纖維織物表面有絨毛,濾塵性能好,壓力損失低,但清灰時(shí)稍為困難。按濾料的結(jié)構(gòu)分,有濾布(素布和絨布)和毛氈兩類。按濾布的織法分,有平紋布、斜紋布和緞紋布三種。其中斜紋布的綜合性能較好,過(guò)濾效率和清灰效果都能滿足要求,柔軟性好,透氣性比平紋布好,但強(qiáng)度比平紋布稍差。常用濾料的理化性能簡(jiǎn)介如下(見(jiàn)表6—4)。
1.天然纖維濾料(1)棉布是價(jià)格最低的一種,通常只能用于80℃以下,溫度高時(shí)強(qiáng)度急劇降低,耐酸差,對(duì)小于10μm粉塵的過(guò)濾效率低,一般較少采用。(2)毛織濾布(呢料)通常用羊毛織成絨布,比棉布厚,纖維比棉纖維細(xì)。它的透氣性好,阻力小,容塵量大,過(guò)濾效率高,易于清灰,耐酸、堿性好,但只能用于90℃以下,價(jià)格比棉布或合成纖維濾布高得多。(3)柞蠶絲布(平綢)表面平滑,易清灰,透氣性好,但容塵量小,濾速大時(shí)效率低。2.無(wú)機(jī)纖維濾料主要指玻璃纖維濾布,具有過(guò)濾性能好,阻力小,化學(xué)穩(wěn)定性好,耐高溫,不吸濕和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。中堿玻璃纖維圓筒形濾布,廣泛地用于水泥、冶煉、炭黑和農(nóng)藥等工業(yè)的氣體凈化中。玻璃纖維濾布的過(guò)濾效率低于天然、合成纖維濾料。玻璃纖維不耐磨,不抗折,易斷裂。為改善其性能,可用芳香基有機(jī)硅、聚四氟乙烯、石墨等方法處理。處理后能提高耐磨、疏水、抗酸和柔軟性,表面光滑易于清灰,延長(zhǎng)使用壽命。3.合成纖維濾料近年來(lái),合成纖維濾料發(fā)展很快,并有可能取代天然纖維濾料。目前使用較多的有聚酰胺(尼龍、錦綸)、聚酯(滌綸)、聚丙烯腈(腈綸、奧綸)、聚氯乙烯(維尼綸)、聚四氟乙烯等。我國(guó)生產(chǎn)的“208”工業(yè)滌綸絨布,具有過(guò)濾能力大、效率高、阻力小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),可耐溫130℃,大量用于各種袋式除塵器中。合成纖維還可以與棉、毛纖維混合織布,例如我國(guó)生產(chǎn)的“尼毛特2號(hào)”及“尼棉特4號(hào)”,經(jīng)線用維尼綸線,耐磨性好,緯線用毛線或棉線,直接織成無(wú)縫的圓筒形斜紋布,過(guò)濾性能和透氣性好。4.毛氈濾料有滾壓的毛氈,混以合成纖維后制成的過(guò)濾細(xì)毛氈及針刺氈等。毛氈濾料的濾塵效率高,可以采用高速過(guò)濾。在空隙率相同的條件下,其平均濾速比其他織物大2~3倍。但耐磨、彎折性差。毛氈的表面結(jié)構(gòu)松散,粉塵可深入到內(nèi)部,故難于清灰,僅適用于采用強(qiáng)力清灰方式的除塵器中。為此,可對(duì)毛氈進(jìn)行各種表面加工處理,如熔合、樹脂化或受控?zé)崽幚?加熱壓縮),以改善毛氈的捕集性能和清灰性能。毛氈的價(jià)格比織物高,因而適宜于大型裝置使用,而織物則適宜于小型裝置使用。
四、袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式
袋式除塵器的形式多種多樣。從濾袋斷面形狀上分,有圓筒形和扁平形濾袋兩種。圓袋應(yīng)用較廣,直徑一般為120~300mm,最大不超過(guò)600mm,濾袋長(zhǎng)度一般為2~6m,有的長(zhǎng)達(dá)12m以上。徑長(zhǎng)比一般為16—40,其取值與清灰方式有關(guān)。對(duì)于大中型袋式除塵器,一般都分成若干室,每室袋數(shù)少則8~15只,多達(dá)200只,每臺(tái)除塵器的室數(shù),少則3~4室,多達(dá)16室以上。扁袋的斷面形狀有楔形(見(jiàn)圖6—28)、梯形(見(jiàn)圖6—29)和矩形等形狀,它的特點(diǎn)是單位容積內(nèi)布置的過(guò)濾面積大,占地、占空間小。
圖6—28扁袋除塵器
按含塵氣流通過(guò)濾袋的方向分,有內(nèi)濾式和外濾式兩類(見(jiàn)圖6—29)。內(nèi)濾式系指含塵氣流先進(jìn)入濾袋內(nèi)部,粉塵被阻留在袋內(nèi)側(cè),凈氣透過(guò)濾料逸到袋外側(cè)排出;反之,為外濾式。外濾式的濾袋內(nèi)部通常設(shè)有支撐骨架(袋籠),濾袋易磨損,維修困難。
圖6—29袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式
除塵器的進(jìn)氣口布置有上進(jìn)氣和下進(jìn)氣兩種方式(見(jiàn)圖6—29)?,F(xiàn)在用得較多的是下進(jìn)氣方式,它具有氣流穩(wěn)定、濾袋安裝調(diào)節(jié)容易等優(yōu)點(diǎn),但氣流方向與粉塵下落方向相反,清灰后會(huì)使細(xì)粉塵重新積附于濾袋上,清灰效果變差,壓力損失增大。上進(jìn)氣形式可以避免上述缺點(diǎn),但由于增設(shè)了上花板和上部進(jìn)氣分配室,使除塵器高度增大,濾袋安裝調(diào)節(jié)較復(fù)雜,上花板易積灰。按除塵器內(nèi)氣體壓力分,有正壓式和負(fù)壓式兩類。正壓式(又稱壓入式)除塵器內(nèi)部氣體壓力高于大氣壓力,一般設(shè)在通風(fēng)機(jī)出風(fēng)段;反之為吸入式。正壓式袋式除塵器的特點(diǎn)是外殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便,嚴(yán)密性要求不高,甚至在處理常溫?zé)o毒氣體時(shí)可以完全敞開(kāi),只需保護(hù)濾袋不受風(fēng)吹雨淋即可,使得造價(jià)減小,且布置緊湊,維修方便,但風(fēng)機(jī)易受磨損。負(fù)壓式袋式除塵器的突出優(yōu)點(diǎn)是可使風(fēng)機(jī)免受粉塵的磨損,但對(duì)外殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和嚴(yán)密性要求高。袋式除塵器的效率、壓力損失、濾速及濾袋壽命等皆與清灰方式有關(guān),故實(shí)際中多數(shù)按清灰方式對(duì)袋式除塵器進(jìn)行分類和命名。(1)簡(jiǎn)易清灰式;(2)機(jī)械振動(dòng)清灰式;(3)逆氣流清灰式;(4)逆氣流機(jī)械振動(dòng)并用式;(5)氣環(huán)反吹風(fēng)式;(6)脈沖噴吹式。四種典型清灰機(jī)制如圖6—30所示。
圖6—30清灰機(jī)制示意(a)機(jī)械振動(dòng)式;(b)逆氣流清灰式,(c)氣環(huán)反吹風(fēng)式;(d)脈沖噴吹式
機(jī)械振動(dòng)式、逆氣流清灰式和逆氣流機(jī)械振動(dòng)式,皆屬于間歇清灰方式,即除塵器被分隔成若干個(gè)室,清灰時(shí)逐室切斷氣路,順次對(duì)各室進(jìn)行清灰。這種間歇清灰方式?jīng)]有伴隨清灰而產(chǎn)生的粉塵外逸現(xiàn)象,可獲得較高的除塵效率。氣環(huán)反吹式和脈沖噴吹式,是連續(xù)清灰方式,清灰時(shí)不切斷氣路,連續(xù)不斷地對(duì)濾袋的一部分進(jìn)行清灰。這種連續(xù)清灰方式,由于其壓力損失穩(wěn)定,適于處理含塵濃度高的氣體。
五、常用袋式除塵器的結(jié)構(gòu)和性能
根據(jù)上述按清灰方式進(jìn)行分類和命名的方法,介紹幾種常用的袋式除塵器的結(jié)構(gòu)形式和性能。氣環(huán)反吹袋式除塵器雖具有過(guò)濾風(fēng)速高、清灰能力強(qiáng)的特點(diǎn),適于凈化含塵濃度高和較潮濕的氣體,但由于對(duì)濾袋磨損快,氣環(huán)箱及其傳動(dòng)構(gòu)件易發(fā)生故障,目前較少采用,所以此處不予介紹。(一)簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器包括各種的簡(jiǎn)易清灰方法,有靠濾料表面沉積粉塵層自重自行脫落的,有人工拍打的,有設(shè)手工搖動(dòng)機(jī)構(gòu)的,也有利用空氣振動(dòng)的。圖6—31所示為簡(jiǎn)易袋式除塵器的兩種形式,其中(a)為上進(jìn)氣的,(b)為下進(jìn)氣的,皆為正壓、內(nèi)濾式結(jié)構(gòu),凈氣由百葉窗或風(fēng)帽排出,清灰靠粉塵層自重脫落及人工定期拍打。
圖6—31簡(jiǎn)易袋式除塵器
簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速,比其他形式都低,一般采用0.15~0.6m/min,當(dāng)用棉布,絨布濾料時(shí)取0.15~0.3m/min,采用毛呢濾布時(shí)取0.3~0.6m/min。壓力損失控制在600~1000Pa以下,設(shè)計(jì)、使用得好時(shí),除塵效率可達(dá)99%。濾袋直徑一般取100~400mm,長(zhǎng)度取2~6m,濾袋間距取40~80mm,各濾袋組之間留有寬度不小于800mm的檢修通道。簡(jiǎn)易清灰袋式除塵器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝操作方便、投資省、對(duì)濾料要求不高、維修量小、濾袋壽命長(zhǎng)。主要缺點(diǎn)是由于過(guò)濾風(fēng)速小,使得除塵器體積龐大,占地面積大,正壓下運(yùn)行時(shí),人工清灰的工作環(huán)境差。(二)機(jī)械振動(dòng)清灰袋式除塵器這種除塵器是利用機(jī)械傳動(dòng)使濾袋振動(dòng),致使沉積在濾袋上的粉塵層落入灰斗中。圖6—32示出三種不同的振動(dòng)方式,其中圖6—32(a)是濾袋沿垂直方向振動(dòng)的方式,既可采用定期提升濾袋的吊掛框架的辦法,也可利用偏心輪振打框架的方式;圖6—32(b)是濾袋沿水平方向振動(dòng)的方式,可分為上部擺動(dòng)和腰部擺動(dòng)兩種,圖6—32(c)是扭轉(zhuǎn)一定角度,使袋上的粉塵層破碎而落入灰斗中。
圖6—32機(jī)械振動(dòng)清灰的振動(dòng)方式
利用偏心輪垂直振動(dòng)清灰的袋式除塵器(見(jiàn)圖6—18)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、清灰效果好、清灰耗電小等特點(diǎn),它適用于含塵濃度不大、間歇性塵源的除塵。當(dāng)采用多室結(jié)構(gòu),設(shè)閥門控制氣路開(kāi)閉時(shí),也可用于連續(xù)性塵源的除塵。機(jī)械振動(dòng)清灰袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速一般取0.6~1.6m/min,壓力損失約為800~1200Pa。
(三)逆氣流清灰袋式除塵器逆氣流清灰系指清灰時(shí)的氣流方向與正常過(guò)濾時(shí)相反,其形式有反吹風(fēng)和反吸風(fēng)兩種。實(shí)質(zhì)上氣環(huán)反吹風(fēng)式和脈沖噴吹式也屬于逆氣流清灰類型?,F(xiàn)以反吸風(fēng)清灰方式為例來(lái)說(shuō)明逆氣流清灰的原理。如圖6—33所示,逆氣流清灰袋式除塵器通常被分隔成若干個(gè)室,每個(gè)室都有單獨(dú)的灰斗及含塵氣體進(jìn)口管、清潔氣體出口管和反吸風(fēng)管,并分別與進(jìn)氣總管、凈氣總管和反吸風(fēng)總管相連。凈氣管中設(shè)有切換閥(一次閥)、反吸風(fēng)管中設(shè)有逆氣流閥(二次閥)。圖6—33(a)為正常過(guò)濾狀態(tài),一次閥開(kāi)啟,二次閥關(guān)閉。根據(jù)預(yù)定的周期(定時(shí)控制)或除塵器壓力損失達(dá)到預(yù)定值(定壓控制)需要清灰時(shí),控制儀發(fā)出指令,清灰機(jī)構(gòu)開(kāi)始動(dòng)作,一次閥閉,二次閥開(kāi)[見(jiàn)圖6—33(b)]。由于除塵器內(nèi)是負(fù)壓狀態(tài),所以空氣從反吸風(fēng)管吸入,從濾袋外側(cè)透過(guò)濾袋進(jìn)入內(nèi)側(cè),使濾袋變形(呈星形),沉積在濾袋內(nèi)表面的粉塵層破壞、脫落。清灰結(jié)束后,兩閥皆關(guān)閉[見(jiàn)圖6—33(c)],處于無(wú)風(fēng)狀態(tài),使濾袋內(nèi)懸浮的粉塵自然沉降。一定時(shí)間后重新恢復(fù)過(guò)濾狀態(tài)[見(jiàn)圖6—33(a)],再轉(zhuǎn)為下一個(gè)過(guò)濾室清灰。一般將這種具有圖6—33(a)、圖6—33(b)、圖6—33(c)三個(gè)動(dòng)作的清灰方式稱為“三狀態(tài)”方式,將只有圖6—33(a)、圖6—33(b)兩個(gè)動(dòng)作[無(wú)圖6—33(c)的動(dòng)作]的稱為“二狀態(tài)”方式?!叭隣顟B(tài)”方式可以避免逆氣流清灰后粉塵即刻又被吸附到濾袋上,使清灰效果變差。
圖6—33反吸風(fēng)清灰原理
這種逆氣流清灰方式的清灰時(shí)間一般為3~5min(反吸時(shí)間約為10~20s左右),清灰周期為0.5~3h,視氣體含塵濃度、粉塵及濾料特性等因素而定。反吹風(fēng)(或反吸風(fēng))風(fēng)量可按式(6—30)估算。(6—30)式中N——袋式除塵器的室數(shù);A——濾料的總面積,m2;——過(guò)濾風(fēng)速,m/min;k——反吸入系數(shù),一般取0.2~0.5,含塵濃度高的或清灰難的粉塵取上限值。逆氣流清灰袋式除塵器的過(guò)濾風(fēng)速一般為0.5~1.2m/min,壓力損失一般控制范圍為1000~1500Pa左右。這種除塵器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,清灰效果好,維護(hù)方便,對(duì)濾袋損傷小,特別適用于玻璃絲濾袋。由于濾袋長(zhǎng)度可達(dá)10m以上,因此在處理氣體量大時(shí)(一般可達(dá)1.2×106m3/h),占地面積相對(duì)較小。
(四)逆氣流和機(jī)械振動(dòng)并用清灰袋式除塵器為了加強(qiáng)清灰的效果,可以將兩種清灰方式同時(shí)采用。例如機(jī)械振打加反吹風(fēng),它的結(jié)構(gòu)如圖6—34所示。濾袋皆是掛在支撐吊架5上,振打機(jī)構(gòu)可以使支撐吊架提升起來(lái)上下振動(dòng)。在正常過(guò)濾時(shí),含塵氣體由進(jìn)氣管1進(jìn)入除塵器,經(jīng)分配管2分配到各組濾袋9內(nèi),凈氣通過(guò)一次閥門7由總管8排出。清灰是逐室進(jìn)行的,當(dāng)某室的一組濾袋需要清灰時(shí),啟動(dòng)該室上部提升振打機(jī)構(gòu),同時(shí)關(guān)閉一次閥7,打開(kāi)反吹風(fēng)閥6,在機(jī)械振打和反吹風(fēng)的同時(shí)作用下,實(shí)現(xiàn)了清灰。
圖6—34聯(lián)合清灰袋式除塵器1—進(jìn)氣管;2—分配管;3—灰斗;4—進(jìn)氣管;5—支撐吊架;6—反吹風(fēng)閥;7—一次閥;8—總管;9—各組濾袋
反吹風(fēng)風(fēng)量與濾袋分組有關(guān),一般取總風(fēng)量的10%~15%。反吹風(fēng)源可以由專設(shè)風(fēng)機(jī)供給,也可以利用灰斗中的負(fù)壓,直接由大氣中吸入,這時(shí)灰斗中負(fù)壓的絕對(duì)值不得低于500Pa。反吹和振打的延續(xù)時(shí)間,通常為0.5~1.0min,間隔時(shí)間為3~8min。過(guò)濾風(fēng)速為0.75~2m/min,壓力損失控制范圍為1000~1500Pa。采用這種反吹風(fēng)機(jī)械振動(dòng)并用清灰方式,加強(qiáng)了清灰效果,提高了過(guò)濾風(fēng)速,有利于設(shè)備小型化。但由于機(jī)械傳動(dòng)構(gòu)件較多,若設(shè)計(jì)不好,會(huì)使濾袋易磨損,機(jī)械維修量加大。此外,也不宜采用玻璃絲濾袋。
(五)脈沖噴吹袋式除塵器脈沖噴吹袋式除塵器(見(jiàn)圖6—35)的濾塵過(guò)程大致為:含塵氣體由下錐體引入脈沖噴吹袋式除塵器,粉塵阻留在濾袋外表面上,透過(guò)濾袋的凈氣經(jīng)文丘里管進(jìn)入上箱體,從出氣管排出。清灰過(guò)程是:由控制儀定期順序觸發(fā)各排氣閥,使脈沖閥背壓室與大氣相通(泄氣),脈沖閥開(kāi)啟,則氣包中的壓縮空氣通過(guò)脈沖閥經(jīng)噴吹管上的小孔噴出(一次風(fēng)),通過(guò)文丘里管誘導(dǎo)數(shù)倍(約一次風(fēng)的5~7倍)周圍空氣(二次風(fēng))吹進(jìn)濾袋,造成濾袋急劇膨脹振動(dòng),加之氣流的反方向作用,使積附在濾袋外表面上的粉塵層脫落。這種清灰方法具有脈沖的特征,因此叫做脈沖式除塵器。壓縮空氣的噴吹壓力為500~700kPa,脈沖時(shí)間(或噴吹時(shí)間)為0.1~0.2s,脈沖周期(噴吹周期)一般為60~180s。
圖6—35脈沖噴吹袋式除塵器的結(jié)構(gòu)1—噴吹箱;2—噴吹管;3—花板;4—?dú)獍?—控制閥;6—脈沖閥;7—文丘里管;8—檢修孔;9—袋籠;10—濾袋;11—中箱體;12—控制儀;13—進(jìn)氣管;14—灰斗;15—支架;16—卸灰閥;17—壓力計(jì);18—排氣管
脈沖噴吹系統(tǒng)由控制儀、控制閥、脈沖閥、噴吹管及壓縮空氣包等組成。脈沖閥是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)如圖6—36所示。脈沖閥的A室接氣包,B室接噴吹管,C室(背壓室)接控制閥。由波紋膜片3將A、B、C室隔開(kāi),A、C室由節(jié)流孔5溝通,彈簧4壓著波紋膜片擋住噴吹口6。脈沖閥的工作原理是:當(dāng)控制儀無(wú)信號(hào)發(fā)來(lái)時(shí),控制閥和脈沖閥皆處于封閉狀態(tài),A、C兩室氣壓相等。由于波紋膜片3在C室的受壓面積大于在A室的受壓面積,加上復(fù)位彈簧4的壓力,使波紋膜片封住噴吹口6。當(dāng)控制儀發(fā)來(lái)信號(hào)時(shí),控制閥和C室與大氣相通而迅速泄壓,A室壓力大于C室壓力,波紋膜片3移向C室,打開(kāi)噴吹口,壓縮空氣從氣包經(jīng)A室和B室通過(guò)噴吹管噴向?yàn)V袋。信號(hào)消失后,控制閥關(guān)閉,C室停止排氣,重新充氣并回升至氣源的壓力,膜片重新封閉噴吹口,脈沖閥關(guān)閉,噴吹即行停止。每個(gè)脈沖閥接一根噴吹管,其上有六個(gè)對(duì)準(zhǔn)文丘里管軸線的噴吹孔,同時(shí)噴吹六只濾袋。
圖6—36脈沖閥結(jié)構(gòu)1—閥體;2—閥蓋;3—波紋膜片;4—復(fù)位彈簧;5—節(jié)流孔;6—噴吹口
脈沖控制儀是向控制閥發(fā)出脈沖信號(hào)的裝置。通過(guò)脈沖控制儀可以調(diào)節(jié)噴吹周期和噴吹時(shí)間,因此控制儀是脈沖噴吹袋式除塵器的關(guān)鍵設(shè)備,它直接影響著除塵器的清灰效果和正常工作。目前使用的脈沖控制儀主要有無(wú)觸點(diǎn)電動(dòng)脈沖控制儀(即電控)、氣動(dòng)脈沖控制儀(即氣控)和機(jī)械脈沖控制儀(即機(jī)控)三種。從使用情況看,以無(wú)觸點(diǎn)電動(dòng)脈沖控制儀居多。以上三種控制儀都是采用定時(shí)控制清灰方式,即固定噴吹周期,定時(shí)噴吹清灰。這種方式雖比人工控制清灰方式優(yōu)越,但由于在實(shí)際運(yùn)行中除塵器進(jìn)口含塵濃度、過(guò)濾風(fēng)速、噴吹壓力等因素都會(huì)隨時(shí)間而產(chǎn)生波動(dòng),因此當(dāng)采用定時(shí)控制時(shí),除塵器的實(shí)際阻力往往不同于設(shè)計(jì)的阻力(即預(yù)定的阻力)。實(shí)際阻力高于設(shè)計(jì)阻力時(shí),除塵系統(tǒng)的風(fēng)量會(huì)因此而降低,不但影響除塵效果,而且還會(huì)影響吸塵罩的吸塵效果;實(shí)際阻力低于設(shè)計(jì)阻力時(shí),會(huì)造成除塵器阻力尚未達(dá)到設(shè)計(jì)阻力就過(guò)早地進(jìn)行噴吹清灰。噴吹清灰次數(shù)過(guò)多不但使壓縮空氣消耗量增加,而且會(huì)使除塵效率下降,影響濾袋和波紋膜片的壽命。為了克服這種現(xiàn)象,近來(lái)又有采用定阻力控制的清灰方式,如AL-3型電控儀,即把除塵器的設(shè)計(jì)阻力作為控制儀的工作點(diǎn),使噴吹周期隨除塵器阻力的變化而改變。定阻力控制清灰方式能避免定時(shí)控制清灰方式存在的缺點(diǎn),因而這種方式更為合理。脈沖噴吹袋式除塵器噴吹清灰用的壓縮空氣消耗量主要取決于噴吹壓力、噴吹周期、噴吹時(shí)間以及脈沖閥數(shù)量等因素,因此,壓縮空氣消耗量可按下式計(jì)算:(6—31)式中n——脈沖閥數(shù)量,個(gè);T——噴吹周期,min;a——附加系數(shù)(包括管道漏氣損失),一般取1.2;q——每個(gè)脈沖閥噴吹一次的耗氣量,m3。當(dāng)噴吹壓力為(5—7)×105Pa、噴吹時(shí)間為0.1~0.2s時(shí),每個(gè)脈沖閥噴吹一次的耗氣量為0.01~0.034m3,計(jì)算耗氣量時(shí)可取0.022m3。在通常的脈沖袋式除塵器中,為了達(dá)到必需的清灰效果,噴吹壓力要求達(dá)到(5~7)×105Pa,這樣不僅需要消耗過(guò)多的能量,同時(shí)一般工廠企業(yè)的壓縮空氣管網(wǎng)往往達(dá)不到這么高的壓力,配置專門的空壓機(jī),又會(huì)增加設(shè)備投資和維護(hù)工作量。為此近年來(lái)對(duì)降低噴吹壓力進(jìn)行了研究,提出以下兩種方法。(1)用直通脈沖閥代替直角脈沖閥(見(jiàn)圖6—37)它與目前使用的直角形(壓氣進(jìn)口和出口成90°角)單膜片或雙膜片脈沖閥相比,阻力大大減小,噴吹壓力可降低約50kPa,在高壓力時(shí)過(guò)濾速度可提高約10%。
圖6—37直通閥結(jié)構(gòu)示意1—膜片;2—?dú)獍獗冢?—噴吹管口
(2)采用低壓噴吹系統(tǒng)主要采取以下措施來(lái)降低噴吹壓力:采用直通脈沖閥;適當(dāng)加大噴吹管直徑;用特制的噴嘴代替噴吹孔。試驗(yàn)結(jié)果表明,在同一噴吹時(shí)間下,噴吹壓力為3×105Pa時(shí)的壓縮空氣噴吹量,與采用直角脈沖閥的脈沖噴吹袋式除塵器在6×105Pa時(shí)的噴吹量相同,即噴吹壓力可降低1/2。由于噴吹壓力降低,膜片的壽命可延長(zhǎng),維修的工作量可減少。20世紀(jì)70年代末我國(guó)從德國(guó)引進(jìn)一種環(huán)隙噴吹脈沖袋式除塵器,它采用環(huán)隙式引射管進(jìn)行脈沖噴吹清灰,如圖6—38所示,由帶有連接套管及環(huán)形通道的上體和起噴射管作用的下體組成。上下體之間有一狹窄的環(huán)形縫隙。各引射管之間借助于快速拆卸的插接管與壓縮空氣分配管相連接,濾袋及其套框共同嵌吊在環(huán)隙式引射管上。這種環(huán)隙噴吹結(jié)構(gòu),安裝和維護(hù)簡(jiǎn)單、方便、可靠,與普通的噴孔——文丘里管式脈沖袋式除塵器相比,噴吹清灰效果好,可提高過(guò)濾風(fēng)速66%以上。但壓縮空氣多耗25%左右。此外,脈沖閥采用雙膜片結(jié)構(gòu),提高了可靠性和抗干擾能力。另外,脈沖袋式除塵器還有順噴、對(duì)噴等結(jié)構(gòu)形式,在此不一一列舉。(六)回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器扁袋除塵器除了圖6—38所示的楔形扁袋形式外,還有回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器,如圖6—39所示。這種除塵器外殼為圓筒形,扁袋呈輻射形布置在圓筒內(nèi),根據(jù)所需的過(guò)濾面積,濾袋可以布置成1圈、2圈甚至4圈。濾袋斷面呈梯形,長(zhǎng)邊為320mm,兩短邊分別為40mm和80mm,袋長(zhǎng)為3~6m。
圖6—38環(huán)隙式引射管結(jié)構(gòu)原理1—濾袋;2—文丘里管;3—環(huán)縫噴射器;4—噴吹管
圖6—39回轉(zhuǎn)反吹扁袋除塵器1—減速機(jī)構(gòu);2—凈氣出口;3—上蓋;4—上箱體;5—反吹旋臂;6—中箱體;7—含塵氣體進(jìn)口;8—U形壓力計(jì);9—扁濾袋;10—循環(huán)風(fēng)管;11—灰斗;12—支架;13—反吹風(fēng)機(jī);14—排灰裝置
含塵氣體沿簡(jiǎn)體切向引入,靠離心力作用使粗塵分離,然后進(jìn)入濾袋過(guò)濾(為外濾式的),凈氣由上箱體引出。濾袋清灰采用回轉(zhuǎn)臂反吹風(fēng)方式,反吹風(fēng)量約占過(guò)濾風(fēng)量的15%左右,反吹風(fēng)機(jī)風(fēng)壓約為5kPa左右,回轉(zhuǎn)臂靠裝在除塵器頂蓋上的電動(dòng)機(jī)和減速器帶動(dòng)。這種除塵器具有以下特點(diǎn)。(1)除塵器進(jìn)口按旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì),能起局部旋風(fēng)作用,以減輕濾袋粉塵負(fù)荷。(2)除塵器自帶反吹風(fēng)機(jī),不受使用場(chǎng)合壓縮空氣源限制,易損部件少,反吹風(fēng)作用距離大,可采用長(zhǎng)濾袋,充分利用空間,占地面積小。(3)采用梯形濾袋在圓筒內(nèi)布置,結(jié)構(gòu)緊湊。據(jù)計(jì)算,在同一簡(jiǎn)體空間內(nèi),采用梯形扁袋比圓袋多32%的過(guò)濾面積。(4)除塵器上蓋上設(shè)有回轉(zhuǎn)揭蓋及換袋人孔,換袋時(shí)不必揭上蓋。(5)圓筒形外殼受力均勻,用在易爆的煙氣(如電弧爐煙氣)凈化中,可以防止變形。存在的主要問(wèn)題是,內(nèi)、外圈濾袋的反吹時(shí)間不同,濾袋易損傷,各濾袋的阻力和負(fù)荷皆有差別。(七)預(yù)涂層袋式除塵器在袋式除塵器的濾袋上添加預(yù)涂層(助濾劑)來(lái)捕集污染物的除塵器稱為預(yù)涂層袋式除塵器。袋式除塵器是一種高效除塵器,但傳統(tǒng)的袋式除塵器難于處理粘著性、固著性強(qiáng)的粉塵,不能同時(shí)脫除含塵氣體中的焦油成分、油成分、硫酸霧等污染物,否則濾袋上就會(huì)出現(xiàn)硬殼般的結(jié)塊,導(dǎo)致濾袋堵塞,使袋式除塵器失效。用它來(lái)處理低濃度含塵氣體時(shí),除塵效率也不高。1962年美國(guó)一家公司在玻璃纖維上添加預(yù)涂層(助濾劑為煅燒白云石)來(lái)捕集鍋爐煙氣中冷凝的SO3液滴(H2SO4)獲得成功,1973年吉路德又提出在鋁工業(yè)中用加預(yù)涂層的濾料來(lái)捕集油霧的報(bào)告。這充分說(shuō)明,在袋式除塵器的濾袋上添加恰當(dāng)?shù)闹鸀V劑作預(yù)涂層能夠同時(shí)除脫氣體中的固、液、氣三相污染物,為袋式除塵器的應(yīng)用開(kāi)創(chuàng)了新的途徑。預(yù)涂層袋式除塵器的除塵系統(tǒng)如圖6—40所示,它由預(yù)除塵器、助濾劑自動(dòng)給料裝置、預(yù)涂層袋式除塵器(濾袋為圓筒開(kāi)放型,安裝在上部和下部花板上)、排風(fēng)機(jī)和消聲裝置等組成。預(yù)除塵器內(nèi)裝有金屬纖維狀填充層,用以除去粗粉塵,并起阻火器作用。在起始含塵濃度較低和沒(méi)有火星進(jìn)入預(yù)涂層袋式除塵器的情況下,可以不設(shè)置預(yù)除塵器。
圖6—40預(yù)涂層除塵系統(tǒng)1—預(yù)除塵器;2—助濾劑自動(dòng)給料裝置;3—預(yù)涂層袋式除塵器;4—排風(fēng)機(jī);5—消聲裝置;6—排灰閥
預(yù)涂層袋式除塵器與傳統(tǒng)的袋式除塵器主要不同之外,是配有助濾劑自動(dòng)給料裝置。在進(jìn)行過(guò)濾前,由助濾劑給料裝置自動(dòng)把助濾劑預(yù)涂在濾袋內(nèi)表面上,使濾袋內(nèi)表面形成性能良好的預(yù)涂層。預(yù)涂層由助濾劑附著層和助濾劑過(guò)濾層組成(見(jiàn)圖6—41)。
圖6—41預(yù)涂層濾料
過(guò)濾時(shí),帶有氣、液相污染物的含塵氣體先進(jìn)入預(yù)除塵器,除去粗粉塵,未被捕集的粉塵(包括氣、液相污染物)隨氣流從預(yù)涂層袋式除塵器頂部進(jìn)入濾袋室,形成筒形濾袋時(shí),粉塵被阻留在濾袋內(nèi)表面的預(yù)涂層上,凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機(jī)排入大氣中。隨著粉塵在濾袋上的積聚,粉塵附著層逐漸增厚,除塵器阻力也相應(yīng)增加。當(dāng)阻力達(dá)到規(guī)定數(shù)值時(shí),反吹風(fēng)機(jī)構(gòu)和振動(dòng)器(圖中未示出)同時(shí)動(dòng)作,對(duì)濾袋進(jìn)行反吹清灰,將粉塵附著層和阻濾劑過(guò)濾層一起清落下來(lái)。清灰后,助濾劑自動(dòng)給料裝置重新進(jìn)行添加作業(yè),添加時(shí)間可由定時(shí)器控制。由于除塵器是多室結(jié)構(gòu),所以各室可按確定的程序進(jìn)行添加作業(yè)和實(shí)現(xiàn)過(guò)濾與清灰過(guò)程。目前用于預(yù)涂層袋式除塵器的助濾劑尚未定型,仍處于研制階段。一般說(shuō)來(lái),比表面積大,涂于濾袋后不致使過(guò)濾阻力增加過(guò)多,并能吸附、吸收或中和氣、液相污染物的微細(xì)粉料適合作助濾劑。選擇恰當(dāng)?shù)闹鸀V劑是提高預(yù)涂層袋式除塵器捕集效果的關(guān)鍵。例如用比表面積大于45m2/g的氧化鋁粉末,在袋式除塵器前的反應(yīng)器中吸收從鋁電解爐產(chǎn)生的帶有氟化合物的氣體時(shí),凈化效率可達(dá)99%以上。預(yù)涂層袋式除塵器有以下幾個(gè)特點(diǎn)。(1)由于助濾劑的作用,預(yù)涂層袋式除塵器能凈化傳統(tǒng)的袋式除塵器所不能凈化的含有焦油成分、油成分、硫酸霧、氟化物和露點(diǎn)以下的含塵氣體,對(duì)粘著性、固著性強(qiáng)的粉塵也比較容易處理。(2)由于助濾劑起著保護(hù)濾料表面的作用,故濾袋的使用壽命可以延長(zhǎng)。(3)可以作為空氣過(guò)濾器,用于凈化精密機(jī)器裝配車間、電氣室、制藥廠、凈化室,大型空壓機(jī)進(jìn)口的低濃度含塵空氣。雖然預(yù)涂層袋式除塵器和助濾劑在捕集某些氣、液相污染物上已確認(rèn)有效,但都是對(duì)特定的污染物和特定的工藝過(guò)程中取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)其他污染物和工藝過(guò)程是否適用還有待進(jìn)一步研究和探討。
(八)顆粒層除塵器顆粒層除塵器是利用顆粒狀物料(如硅石、礫石、陶粒、焦炭、玻璃屑等)作填料層的一種內(nèi)部過(guò)濾式除塵裝置。其濾塵機(jī)制與袋式除塵器相似,主要靠篩濾、慣
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