袋式除尘器性能测定实验成果

（一）实验目的

（1）进一步提高对袋式除尘器结构形式和除尘机理的认识。

（2）掌握袋式除尘器主要性能的实验研究方法。

（3）了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响。

（4）提高对除尘技术基本知识和实验技能的综合应用能力。

（5）通过实验方案设计和实验结果分析，加强创新能力的培养。

（二）实验设备及特点

袋式除尘器又称过滤式除尘器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用纤维织物作滤料的袋式除尘器，在工业废气除尘方面应用广泛，本实验主要研究这类除尘器的性能。

袋式除尘器的性能与其结构形式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及运行参数等因素有关。袋式除尘器性能的测定和计算，是袋式除尘器选择、设计和运行管理的基础，是本科学生必须具备的基本能力。为此，本实验要求学生在认真了解实验原理、装置、方法、内容和要求的基础上，综合应用已掌握的基本知识和技能，自行完成实验方案步骤设计和实验测定记录表设计，独立完成本实验。

设备特点如下：

（1）可测定布袋除尘器除尘效率。

（2）可测定研究处理风量、待处理气体含尘浓度对除尘效率及压力损失的影响。

（3）配有微电脑粉尘浓度检测系统（能在线监测进口处与出口处含尘浓度的变化，并具有数据采集与直接打印输出功能）。

（4）装置配有微电脑风量、风压检测系统（能在线监测各段的风压、风速、风量，并具有数据采集与直接打印输出功能）。

（5）设备带有机械自动发尘装置，发尘量可精确控制调节。

（6）设备配有气尘混合系统，使风管内的粉尘分布均匀、取样检测更精确。

（7）带有机械振打、卸灰的功能，处理风量、进尘浓度等可自行调节。

（8）该装置可在线数据采集，也可用备用数据采集接口，设备系统还在净化设备前后配有人工采样口。

（三）技术条件与指标

气体流动方式为内滤逆流式，动力装置布置为负压式。

环境温度：5～40℃。

除尘效率：95%～99%。

处理气量：150m³/h。

气体含尘浓度：＜100g/m³。

过滤速度：1m/min。

装置共有6个滤袋，滤袋直径为150mm，滤袋高度为600mm，滤袋材料为208涤纶绒布。

电源电压：220V/380V，三相四线制，功率1300W。

（四）实验原理和方法

本实验是在除尘器结构形式、滤料种类、清灰方式和粉尘特性一定的前提下，测定袋式除尘器主要性能指标，并在此基础上，测定处理气体量Q、过滤速度v_F对袋式除尘器压力损失（Δp）和除尘效率（η）的影响。

1.处理气体量和过滤速度的测定和计算

（1）动压法测定 测定袋式除尘器处理气体量（Q），应同时测出除尘器进出口连接管道中的气体流量，取其平均值作为除尘器的处理气量。

式中 Q₁、Q₂——袋式除尘器进、出口连接管道中的气体流量，m³/s

除尘器漏风率（δ）按下式计算

一般要求除尘器的漏风率小于±5%。

（2）静压法测定 采用静压法测定袋式除尘器进口气体流量（Q₁），根据在测孔测得的系统入口均流管处的平均静压，按下式求得（Q₁）。

式中|p_s|——入口均流管处气流平均静压的绝对值，Pa

φ_v——均流管入口的流量系数

A——除尘器进口测定断面的面积，m²

ρ——测定断面管道中气体密度，kg/m³

（3）过滤速度的计算 若袋式除尘器总过滤面积为F，则其过滤速度（v_F）按下式计算：

2.压力损失的测定和计算

袋式除尘器压力损失（Δp）由通过清洁滤料的压力损失（Δp_f）和通过颗粒层的压力损失（Δp_p）组成。袋式除尘器的压力损失（Δp）为除尘器进、出口管中气流的平均全压之差。当袋式除尘器进、出口管的断面面积相等时，则可采用其进、出口管中气体的平均静压之差计算，即：

式中 p_s1——袋式除尘器进口管道中气体的平均静压，Pa

p_s2——袋式除尘器出口管道中气体的平均静压，Pa

袋式除尘器的压力损失与其清灰方式和清灰制度有关。当采用新滤料时，应预先发尘运行一段时间，使新滤料在反复过滤和清灰过程中，残余粉尘基本达到稳定后再开始实验。

考虑到袋式除尘器在运行过程中，其压力损失随运行时间产生一定变化。因此，在测定压力损失时，应每隔一定时间，连续测定（一般可考虑五次），并取其平均值作为除尘器的压力损失（Δp）。

3.除尘效率的测定和计算

除尘效率采用质量浓度法测定，即用等速采样法同时测出除尘器进、出口管道中气流平均含尘浓度C₁和C₂，按下式计算：

由于袋式除尘器效率高，除尘器进、出口气体含尘浓度相差较大，为保证测定精度，可在除尘器出口采样中，适当加大采样流量。

4.压力损失、除尘效率与过滤速度关系的分析测定

机械振打袋式除尘器的过滤速度一般为2～4m/min，可在此范围内确定5个值进行实验。过滤速度的调整，可通过改变风机入口阀门开度，按静压法确定。当然，应要求在各组实验中，保持除尘器清灰制度固定，除尘器进口气体含尘浓度（C₁）基本不变。

为保持实验过程中C₁基本不变，可根据发尘量（S）、发尘时间（τ）和进口气体流量（Q₁），按下式估算出入口含尘浓度（C₁）

（五）实验装置、流程和仪器

本除尘器共6条滤袋，总过滤面积为0.26m²。实验滤料选用208工业涤纶绒布。机械振打清灰是利用偏心振打，故配置一台振打电机，振打频率为50次/分钟。

为在实验过程中能定量地连续供给粉尘，控制粉尘浓度，实验系统设有粉尘定量供给装置。通风机是实验系统的动力装置，本实验选用离心通风机，转速为2900r/min，全压为1919～1953Pa，所配电动机功率0.75kW。

在实验前应预先测量入口喇叭形均流管的流量系数（φ_v），通风机入口前设有调节阀门，用来调节除尘器处理气体量和过滤速度。

图3-3 袋式除尘器实验装置示意图

配套实验装置包括：

（1）微电脑进气粉尘浓度检测系统（日本进口传感器）1套；

（2）微电脑尾气粉尘浓度检测系统（日本进口传感器）1套；

（3）微电脑在线风量检测系统（日本进口传感器）1套；

（4）微电脑在线风速检测系统（日本进口传感器）1套；

（5）微电脑在线风压检测系统（日本进口压力传感器）1套；

（6）10英寸液晶显示器（日本进口，高分辨率）1套；

（7）在线温度、湿度检测系统（美国进口温度、湿度传感器）1套；

（8）配套分析处理软件1套（具有能记录保存实验数据、数据变化曲线分析、取样时间设定、工作效率自动换算等功能）；

（9）数据处理分析系统1套；

（10）计算机通信接口1套；

（11）机械自动加尘装置1套；(www.xing528.com)

（12）有机玻璃喇叭形进灰均流管段1套；

（13）振打装置（调速电机及调速器）1套；

（14）有机玻璃布袋除尘器（800mm×600mm）1套；

（15）滤袋材质为涤纶针刺毡覆膜滤袋，滤袋6个；

（16）粉尘卸灰装置、接灰斗各1套；

（17）采样口2组；

（18）连接管段、进出口风管1批；

（19）设备配有气尘混合系统，使风管内的粉尘分布均匀1套；

（20）高压离心风机1套、1.1kW电机1台；

（21）风量调节阀1套；

（22）排灰管道1付；

（23）金属电器控制箱1只；

（24）漏电保护开关1套；

（25）按钮开关3只；

（26）电压表1只；

（27）电源线1批；

（28）不锈钢支架2套等组成。

整体外形尺寸约：长2000mm×宽550mm×高1900mm。

本实验需自行配备以下仪器：

（1）干湿球温度计1支；

（2）空盒式气压表1个；

（3）钢卷尺2个；

（4）U形管压差计1个；

（5）倾斜式微压计3台；

（6）皮托管2支；

（7）烟尘采样管2支；

（8）烟尘测试仪2台；

（9）旋片式真空泵2台；

（10）秒表2个；

（11）光电分析天平（分度值1/10000g）；

（12）托盘天平（分度值为1g）；

（13）干燥器2个；

（14）鼓风干燥箱1台；

（15）超细玻璃纤维无胶滤筒20个。

（六）实验内容参数测定

1.实验内容

（1）室内空气环境参数的测定 包括空气干球温度、湿球温度、相对湿度、当地大气压力等环境参数的测定。

（2）袋式除尘器实验装置的测定 固定袋式除尘器清灰制度，包括选择适当的振打频率与振打时间、测定除尘系统入口喇叭形均流管流量系数（φ_v）。

（3）袋式除尘器性能测定和计算 在固定袋式除尘器实验系统进口发尘浓度和清灰制度的条件下，测定和计算袋式除尘器处理气体量（Q）、漏风率（δ）、过滤速度（v_F）、压力损失（Δp）和除尘效率（η）。

（4）实验数据的整理分析 认真记录袋式除尘器处理气体量和过滤速度、压力损失、除尘效率等性能参数测定实验数据，分析压力损失、除尘效率和过滤速度的关系。

2.实验要求

（1）室内空气环境参数测定、除尘系统入口喇叭形均流管流量系数测定、风管中气体含尘浓度测定等实验方法可参照前述各实验指导书。

（2）为了求得除尘器的v_F-η和v_F-Δp的性能曲线，应在除尘器清灰制度和进口气体含尘浓度（C₁）相同的条件下，测出除尘器在不同过滤速度（v_F）下的压力损失（Δp）和除尘效率（η）。

（3）除尘器进、出口风管中气体含尘浓度采样过程中，要注意监控均流管处的静压值，使之保持不变，并记录。考虑到出口含尘浓度较低，每次采样时间不宜少于30min。进、出口风管中含尘浓度测定可连续采样3～4次，并取其平均值作为其含尘浓度。

（4）在进行采样的同时，测定记录袋式除尘器的压力损失。压力损失应在除尘器处于稳定运行状态下，每间隔一定时间，连续测定并记录5次数据，取其平均值作为除尘器的压力损失。

（5）本实验要求每个学生综合应用前述基本知识和技能，自行编制上述各项参数的测定方案和实验步骤，经指导教师审查通过后方准予实验。

（6）本实验要求学生独立设计袋式除尘器压力损失、除尘效率与过滤速度关系的测定记录表和v_F-η、v_F-Δp实验性能曲线图。

（七）实验数据的记录和整理

1.处理气体量和过滤速度

按表3-3记录和整理数据。按式3-4计算除尘器处理气体量，按式3-5计算除尘器漏风率，按式3-7计算除尘器过滤速度。

2.压力损失

按表3-4记录整理数据。按式3-8计算压力损失，并取5次测定数据的平均值（Δp）作为除尘器压力损失。

3.除尘效率

除尘效率测定数据按表3-5记录整理。除尘效率按式3-9计算。

4.压力损失、除尘效率与过滤速度的关系

本项是继压力损失（Δp）、除尘效率（η）和过滤速度（v_F）测定完成后，自行设计记录表，整理五组不同v_F下的Δp和η数据，并独立设计分析图，绘制v_F-Δp和v_F-η实验性能曲线。

表3-3 袋式除尘器处理气体流量及过滤速度测定记录表

表3-4 袋式除尘器压力损失测定记录表

表3-5 袋式除尘器净化效率测定记录表

（八）注意事项

（1）粉尘传感器使用一定时间后，必须定时清洁，以保证其测量精度。

（2）机械振打袋式除尘实验含尘浓度不宜超过50g/m³。

（九）讨论（讨论结果写入实验报告）

（1）用动压法和静压法测得的气体流量是否相同？哪一种方法更准确些？为什么？

（2）如何确立系统入口均流管系数φ_v？

（3）用发尘量求得的入口含尘浓度和用等速采样法测得的入口含尘浓度，哪个更准确？为什么？

（4）测定袋式除尘器压力损失，为什么要固定其清灰制度？为什么要在除尘器稳定运行状态下连续5次读数并取其平均值作为除尘器压力损失？

（5）试根据实验性能曲线v_F-Δp、v_F-η，分析过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率的影响。