袋式除尘器设计注意事项：防止结露和使用防水滤袋

1.设备环境

1）袋式除尘器的设置地点以室外居多，只有少数小型袋式除尘器设置在室内，应根据室内外设置情况，考虑采取何种电气系统及是否设立防雨棚。设在室内，还要考虑室内允许排放浓度。设置场所无论是在室内还是室外，或在高处，都需要进行安装前的勘测；对到达安装现场前所经路径、各处障碍，以及装配过程中必须使用的起吊搬运机械等，都应事先做好设计和安排。

2）如果袋式除尘器是设在腐蚀性气体或有腐蚀性粉尘的环境中，应充分考虑袋式除尘器的结构材质和外表面的防腐涂层。对受海水影响的海岸和船上的情况，亦应考虑相应的涂装方案。

3）把袋式除尘器设置在高出地面20～30m的高处位置时，必须按其最大一面的垂直面、能充分承受强风时的风压冲击来设计。设在地震区的除尘器必须考虑地震烈度的影响。

4）使用压缩空气清灰的袋式除尘器以及使用气缸驱动的切换阀，由于压缩空气中的水分冻结会发生动作不灵，甚至无法运转。设计中应把压缩空气质量作出规定。同时需要考虑积雪处理措施。

5）大型袋式除尘器必须在现场组装，一般采用组合式的解体方式为好；小型袋式除尘器可以在制造厂装配好，再整机搬运到现场装上。

6）脉冲袋式除尘器更换滤袋都在除尘器顶部进行，如旧滤袋放置不当会因扬尘污染环境，设计中应考虑卸下滤袋的落袋管及地面放置场所。

2.尘源工况

在袋式除尘器的设计中，必须应考虑尘源工况。若尘源机械在24h连续运转，而且无一日间断者，就必须做到能在设备运转过程中从事更换滤袋和进行其他维护检修工作。对于在短时间运转后必须停运一段时间的间歇式机械设备，则应充分利用停运期间开动清灰装置，以防滤袋堵塞。

在用袋式除尘器处理高湿气体中的吸湿性和潮解性粉尘时，应采用防水滤袋并设计防止结露的措施，以防止出现停运故障。

在尘源装置运转过程中，如果气体温度、粉尘浓度、粉尘性状发生周期性变化，这要求设计的参数应当以最高负荷为基础，否则，将不适应过负荷条件下的正常运转。

3.粉尘的性质

因为粉尘的各种性质对袋式除尘器的设计有很大的影响，所以对粉尘的一些特殊性质，需根据经验采取有效的设计措施。

1）附着性和凝聚性粉尘。进入袋式除尘器的粉尘稍经凝聚就会使颗粒变大，堆积于滤袋表面的粉尘被抖落掉的过程中，也能继续进行凝聚。清灰效能和通过过滤布的粉尘量也与凝聚性和附着性有关。因此，在设计时，对凝聚性和附着性非常显著的粉尘，或者对几乎没有凝聚性和附着性的粉尘，必须按粉尘的种类、用途的不同，根据经验采取不同的处理措施。

2）粒径分布。粒径分布对袋式除尘器的主要影响是压力损失和磨损。粉尘中微细部分对压力损失的影响比较大，因此，表示粒度分布的方法要便于了解微细部分的组成。粗颗粒粉尘对滤袋和装置的磨损起决定性作用；但是，只有入口含尘浓度高和硬度大的粉尘，其影响才比较大。

3）粒子形状。一般认为，针状结晶粒子和薄片状粒子容易堵塞滤布的孔隙，影响除尘效率，实际上究竟有多大影响还不十分明了。所以，除了极特殊的形状以外，设计袋式除尘器时，对此不必详加考虑。例如，能够凝聚成絮状物的纤维状粒子，如采取很高的过滤速度，就很难从滤袋表面脱落，虽然脉冲除尘器属于外滤方式，滤袋的间距也必须加大。

4）粒子的密度。粒子的密度对设计袋式除尘器的关系并不大，因为出口浓度要求用mg/m³表示，所以像铅和铅氧化物等密度特别大的粉尘，若用计重标准表示出口浓度时，则应加以注意。

粉尘的堆积密度与粉尘的粒径分布、凝聚性、附着性有关，也与袋式除尘器的压力损失与过滤面积的大小有关。堆积密度越小，清灰越困难，从而使袋式除尘器的压力损失增大，这时必须考虑较大的过滤面积。

此外，粉尘的堆积密度对设计除尘器排灰装置能力至关重要。

5）吸湿性和潮解性粉尘。吸湿性和潮解性的粉尘，在袋式除尘器运转过程中，极易在滤布表面上吸湿而固化，或因遇水潮解而成为稠状物，造成清灰困难、压力损失增大，以致影响袋式除尘器正常运转。例如，对KCl、MgCl₂、NaCl、CaO等强潮解性物质的粉尘，有必要采取相应的对策。

6）荷电性粉尘。容易荷电的粉尘在滤布上一旦产生静电，就不易清落，所以，确定过滤速度时，原则上要以同一粉尘在类似工程实践的使用经验为根据。

对非容易带电的粉尘，虽然也有使用导电滤布的，但效果究竟如何，尚未得到定量的确认。但是在粉尘有可能发生爆炸的情况下，即使清灰没有问题，也应在箱体设计、配件选取等方面采取防止静电的措施，以免因静电发生的火花而引起爆炸。

7）爆炸性和可燃性粉尘。处理有爆炸可能的含尘空气时，设计要十分小心。爆炸性粉尘均有其爆炸界限。袋式除尘器内粉尘浓度是浓稀不均匀的，浓度超过爆炸界限的情况完全可能出现，这时遇有火源就会发生爆炸。这种事例屡见报道。

对于可燃性粉尘，虽然不一定都引起爆炸，但如果在除尘器以前的工艺流程中出现火花，且能进入袋式除尘器内时，就应采用防爆安全措施。

4.入口气体含尘浓度

入口含尘浓度以mg/m³或g/m³表示，但在气力输送装置的场合，不用浓度表示，而采用每小时输送量为若干千克（kg/h）的方法表示。

入口含尘浓度对袋式除尘器设计的影响有以下4项：

1）压力损失和清灰周期。入口含尘浓度增大，同一过滤面积上的损失即随之增加，其结果不得不缩短清灰周期，这是设备设计中必须考虑的。

2）滤布和箱体的磨损。在粉尘具有强磨损性的情况下，可以认为磨损量与含尘浓度成正比。铝粉、硅砂粉等硬度高且粒度粗的粉尘，当入口含尘浓度较高时，由于滤袋和壳体等容易磨损，有可能造成事故，所以应予以密切注意。

3）预除尘器。在入口含尘浓度很高的情况下，应考虑设置预除尘器。但有经验的设计师往往会改变袋式除尘器的型式而不是首先设置预除尘器。工程上有入口含尘浓度在数百克/立方米而不设预除尘器的实例。

4）排灰装置。排灰能力是以能否排出全部除下的粉尘为标准，其必须排出的粉尘量等于入口含尘浓度乘以处理风量，排灰量变化时要考虑排灰装置的适应能力。

5.气体成分

在除尘工程中，许多工况的烟气中多含有水分。随着烟气体中水分量的增加，袋式除尘器的设备阻力和风机能耗也随之变化。这虽然和处理温度有关，但露点的高低也成为与设计袋式除尘器有关的重要因素。

含尘空气中的含水量，可以通过实测来确定；也可以根据燃烧、冷却的物质平衡进行计算。空气中含水量的表示方法如下：

1）体积分数（%）；

2）绝对湿度，即1kg干空气的含湿量，以H（kg/kg）表示；

3）相对湿度，以表示；

4）水分总量，即每小时若干千克水（kg/h）的单位来表示。

除特殊情况外，袋式除尘器所处理的气体，多半是空气或窑炉的烟气。通常情况下，袋式除尘器的设计按处理空气来计算，只有在密度、黏度、热容等参数有关的风机动力性能和管道阻力的计算及冷却装置的设计时，才考虑气体的成分。

此外，有无腐蚀性气体是决定滤布和除尘器壳体的材质以及防腐方法等的选择时必须考虑的因素。

在袋式除尘器所处理的含尘空气组成中，存在有害气体，一般是微量的，所以对装置的性能没有多大的影响。不过在处理含有害气体的含尘空气时，袋式除尘器必须采取不漏气的结构措施，而且要经常维护，定期检修，避免泄漏有害、有毒气体，造成安全事故。

6.处理风量

在袋式除尘器的设计中，小型除尘器处理风量只有每小时几立方米，大中型除尘器风量可达每小时上百万立方米，所以确定处理风量是最重要的因素。一般情况下，袋式除尘器的尺寸与处理风量成正比。设计时的注意事项有以下5点：

1）风量单位用m³/min、m³/h表示，但一定要注意除尘器使用场所及烟气温度，高温气体多含有大量的水分，故风量不是按干空气而是按湿空气量表示的，其中水分则以体积分数表示。

2）因为袋式除尘器的性能取决于湿空气的实际过滤风速，因此，如果袋式除尘器的处理温度已经确定，而气体的冷却又采取稀释法时，那么这种温度下的袋式除尘器的处理风量还要加算稀释空气量。在求算所需过滤面积时，其滤速即实际过滤速度。

3）为适应尘源变化，除尘器设计中需要在正常风量之上加若干备用量时，可按最高风量设计袋式除尘器。如果袋式除尘器在超过规定的处理风量和过滤速度条件下运转，其压力损失将大幅度增加，滤布可能堵塞，除尘效率也要降低，甚至能成为其他故障频率急剧上升的原因。但是，如果备用风量过大，则会增加袋式除尘器的投资费用和运转费用。

4）由于尘源温度发生变化，袋式除尘器的处理风量也随之变化。但不应以尘源误操作和偶尔出现的故障来推算风量最大值。

5）处理风量一经确定，即可依据确定的过滤速度来决定所必需的过滤面积。过滤速度因袋式除尘器的型式、滤布的种类和生产操作工艺的不同而有很大差异。过滤速度的大小可以查阅相关资料或类似的生产工艺，根据经验加以推定。

7.使用温度

脉冲袋式除尘器的使用温度是设计的重要依据，出现差误会酿成严重的后果。这是因为温度受下述两个条件所制约：

1）不同滤布材质所允许的最高承受温度（瞬间忍耐温度和长期运行温度）。

2）为防止结露，气体温度必须保持在露点以上，一般要在30℃以上。(www.xing528.com)

对于高温尘源，就必须将含尘气体冷却至滤布能承受的温度以下。处理高温气体所用的袋式除尘器，其投资费用颇高，而且空气冷却也需要经费。

高温气体应当按照生产工艺形成的温度、风量来决定冷却方法，并且考虑袋式除尘器的大小尺寸，制定出最经济的处理温度。普通温度的气体由于含有大量水分和硫的氧化物，不能冷却到最低温度，这是因为SO_x的酸露点较高。

袋式除尘器的处理温度与除尘效率的关系并不明显，多数情况下出口浓度是按mg/m³来要求的，要注意到这与高温过滤时以g/m³计算的含尘浓度存在着很大差别。

在处理温度接近露点的高湿气体时，如果捕集的粉尘极易潮解，反而应该混入高温气体以降低气体的相对湿度。

8.烟气的露点

气体中含有一定数量的水分和其他成分，通称烟气。当烟气温度下降至一定值时，就会有一部分水蒸气冷凝成水滴形成结露现象。结露时的温度称作露点。高温烟气除含水分外，往往含有SO₃或其他酸性气体，这就使得露点显著提高，有时可提高到100℃以上。因含有酸性气体而形成的露点称为酸露点。露点的出现给袋式除尘带来困难，它不仅使除尘效率降低，运行阻力上升，还会腐蚀结构材料，必须予以充分注意。

气体中水蒸气多时，水蒸气的分压力就高，所对应的饱和温度（即露点）也高。反之，空气中的水蒸气少时，水蒸气分压力就低，所以露点也低。露点可实测求得，也可用以下方法计算。

1）根据含湿量求露点：根据气体的湿含量从图2-2和图2-3中可直接查得露点。

图2-2 露点

2）根据焓-湿图（h-d图）求露点：焓-湿图包括定焓线、定含湿量线、定温线、定相对湿度线以及水蒸气分压p_s与含湿量d的关系曲线p_s=f（d），如图2-4所示。

从图2-4可以看出，定含湿量线是一组平行于纵坐标轴的直线：定焓线是一组相互平行与含湿量线d成135°夹角的直线；定相对湿度线是一组上凸的曲线，其中饱和湿气体线（φ=100%）称为临界曲线。临界曲线将h-d图分为两部分，φ=100%以上为气体的未饱和区，φ=100%以下为气体饱和区，表示水蒸气开始凝结为水。φ≥100%表示进入雾区，φ=0即d=0时为干气体，含湿量线与纵坐标轴重合。从已知的状态点引垂线与φ=100%曲线相交，交点处的温度即为露点。

图2-3 湿气体的露点和湿含量的关系

1—大气 2—含CO₂30%的干气体

例如，已知湿气体φ=80%，温度t=40℃，应用h-d图求湿气体的湿含量d和露点t_p。

解：在图2-4中，φ=80%与t=40℃两条线相交，以此交点的横坐标d，即湿含量d=38.6g水蒸气/kg干气体，从交点向下作垂线与φ=100%曲线的交点即为露点t_p，t_p=36℃。

3）计算湿气体中含有SO₃的露点：当湿气体中含有SO₂时，只要有过剩氧存在，SO₂将发生向SO₃转化，SO₃占到百万分之几就会变成硫酸蒸气，而使露点显著提高。气体含有水蒸气和SO₃的露点可由A.H.bapaHoBa公式求得，即

t_p=186+210lgH₂O+261gSO₃

式中 t_p——露点（℃）；

H₂O，SO₃——气体中H₂O、SO₃的体积含量（%）。

按上式绘制的列线图如图2-5所示。

例如，湿气体中水蒸气体积浓度为5%，SO₃的浓度为1.19/m³，已知设备的压力≈0.1MPa，试确定气体的露点。

解：在图2-5中，将SO₃的浓度1.19g/m³和水蒸气5%（体积）的两点连直线，与露点温度标尺的交点，就得到露点t_p=161℃。

图2-4 湿气体的焓-湿图（h-d图）

应用该图时，烟气中水蒸气的含量很容易由燃料燃烧计算中获得，但是烟气中的硫酸含量的确定就比较困难。困难的原因是烟气中SO₂有多少转化为SO₃难以确定。

4）燃煤锅炉烟气的露点：锅炉烟气中一般含有5%～10%（体积）的水汽，其来源一部分是煤所含的结晶水以及煤所吸附的雨雾或人工加给煤的水，一部分是煤中的氢燃烧后生成的水，同时烟气中还含有硫氧化物（二氧化硫），这是因为煤中的可燃硫燃烧时氧化成SO₂（一般情况下，燃烧含硫1%（质量）的煤，在烟气中形成的SO₂约为600/10⁶），一部分SO₂又慢慢地与氧结合成SO₃。通常烟气中SO_x的1%～2%以三氧化硫的形态存在，98%～99%以二氧化硫的形态存在。SO₂转化为SO₃的准确百分数视许多因素而定，如燃烧的火焰温度、燃烧时有多少氧、烟气中颗粒物的化学成分等。SO₃和水有极大的亲和力，两者很容易结合成硫酸。气体中低浓度的硫酸就足以把酸露点提升到显著高于水露点。如果烟气冷却到酸露点以下或者接触温度低的表面，硫酸就直接冷凝而严重腐蚀金属部件和滤料，还会造成粉尘堵塞滤料孔隙等后果，所以了解酸露点很重要。

图2-5 露点与气体中的水蒸气含量和SO₃含量的关系

图2-6和图2-7是知道SO₃后可直接查得锅炉烟气酸露点图。一般地说，燃煤锅炉烟气的酸露点在120℃左右，进入除尘器的烟气温度最好保持在超过露点25℃左右。

图2-6 烟气中的酸露点

5）吸入冷空气后的露点：吸入空气冷却高温气体，除能使高温气体的温度和风量发生变化外，还会影响气体的组成和气体的湿度。当空气的湿度低于被冷却气体的湿度，吸入空气后，混合气体的湿度降低，相应气体的露点也随之降低。当吸入空气湿度很大时，也会提高被冷却气体的露点。所以吸入冷空气后露点需要计算。降低露点，有利于除尘器的工作，冈为除尘器和管道被粉尘堵塞以及糊袋和被腐蚀的危险均会减少。

利用图2-8，根据气体的最初露点（或湿含量）和空气吸人量(%)，即可计算出混合气体的露点。

例如，已知被冷却烟气最初的露点为60℃：空气吸入量为100%；空气的湿度为15g/kg。求从A点到15g/kg曲线上B点的修正值和混合气体的露点。

图2-7 S0₃浓度与露点

图2-8 求解混合气体露点图

解：a.在图2-8右下部，从吸入空气100%的A点向上引垂线与曲线相交于湿度为15g/kg的B点处，再向左引水平线与纵坐标相交于湿度2.5g/kg处，即得B点上的修正值为+2.5g/kg。

b.在图2-8中露点60℃的C点处，向右引水平线与吸人空气量100%的曲线相交于D点，把修正值加到D点上得到E点，从E点向下引垂线与0的曲线相交于F点，南F点向左引水平线与纵坐标轴露点相交与G点，该点的露点温度为48℃，即得到所求的混合气体露点。

6)含有水蒸气和HC1气体的露点温度：含有水蒸气和HC1气体露点温度可从图2-9查出。

例如，已知气体中水蒸气的分压，，要求出冷凝温度和冷凝液浓度。

从纵坐标轴上的点引水平线与相应于的线相交于一点，交点盘的横坐标给出了冷凝温度值50℃，由点d继续作垂线到点b与P_HCl=2.72×10³Pa的线相交（图2-9的上面部分），求得冷凝液浓度为26.3%。

图2-9 含有H₂O和HC1气体的露点温度列线图

7）含有水蒸气和HF气体的露点温度：含有水蒸气和HF气体的露点温度可从图2-10查出。

图2-10 含有H₂O和HF气体的露点温度列线图

例如，在气体中p_H2O=8.16×10³Pa，p_HF=680Pa，需确定其露点温度。由图2-10查得露点t_p≈49℃，冷凝液的最初浓度约24%。