随著我國工業産業的快速發展，生産過程中産生的各類粉塵及懸浮顆粒物成爲污染室内外空氣及工廠車間最重要的污染源。 高濃度的懸浮性粉塵是緻使空氣能見度下降的最主要因素，而且某些懸浮性粉塵如若在适宜條件下易發生化學反應，易燃易爆，嚴重威脅到人們的生命及生産安全，也是導緻塵肺等職業病的根源。 除塵器是一種能夠将粉塵從排放的含塵氣體中分離出來的裝置， 具有降低排放氣體中粉塵濃度的作用，是除塵系統中的重要設備。 近半個世紀以來，由於人們在諸如交通、能源等方面的需求日益增加，造成的空氣污染問題急劇加重。 由於近年來籠罩全國的以 PM2.5 爲主導因素的霧霾天氣，使人們對環境保護越加重視，對除塵的認知性普遍提高，而相關職能部門也制定瞭更爲嚴格的大氣污染物排放量标準，從而使除塵技術得到瞭繼續發展，特别是高效、新型除塵設備的研制也具有廣闊的發展前景。 在較多類型的除塵器設備中，應用最爲廣泛、發展也更爲迅速的是濾筒除塵器和袋式除塵器。 袋式除塵器主要應用於 19 世紀80 年代，是一種幹式過濾含塵氣體的裝置，應用在含有幹燥、細小、非纖維類粉塵的場合中。 濾袋由各種濾料纖維（化學纖維或玻璃纖維）經過紡織或針刺而成，利用纖維織物具有的過濾功能來過濾含塵氣體。 濾筒除塵器是美國唐納森公司於20 世紀 80 年代生産的一種新型除塵設備， 採用新型過濾材料爲濾料， 逐步發展成爲具有效率高、阻力低、性能好、易維護、體積小、濾筒方便更換等優點的設備 。 目前廣泛應用於鋼鐵、水泥、電力、食品、冶金、化工等工業領域。
1 袋式除塵器
袋式除塵器的工作原理
袋式除塵器的工作原理爲含塵氣體由除塵器入口處進入通風管道，在風機的作用下，含塵氣體通過布袋到達除塵器出口，當含塵氣體在通過濾料纖維時，在慣性力、重力等的作用下與纖維進行碰撞而被攔截；就會導緻更多的粉塵顆粒堆積在濾料纖維的表面上，形成濾餅( 或稱濾床 )，而該種濾餅又可以通過篩分等作用，對粒徑更細小的粉塵顆粒進行捕集。 細小的粉塵顆粒物被阻擋在濾袋表面，而潔淨氣體則通過濾袋纖維間的孔隙從箱體出風口排放到大氣中；當被阻留在濾袋表面的粉塵顆粒聚積到一定量時，借助於脈沖或機械的方法，将積附的粉塵顆粒清除，落下的灰塵經排灰系統排出並運走。
1.2 影響袋式除塵器性能的主要因素
袋式除塵器的性能主要包括除塵效率、壓力損失和使用壽命。 而決定袋式除塵器除塵效率和使用壽命的主要因素包括氣布比、 濾料種類、清灰方式的選擇等。
a氣布比是指袋式除塵器的平均過濾速度，它是處理風量與濾袋總有效過濾面積的比值，是袋式除塵器的一項重要技術經濟指标，影響著袋式除塵器的過濾性能。 在處理風量不變的前提下，若提高氣布比，雖然可以節省濾料，提高過濾材料的應用能力，但設備阻力增加，能耗增大，運行費用提高，細微粉塵嵌入到濾料内部，導緻清灰頻率加快，進而增大清灰時所需能量，減短濾袋的運行壽命， 甚至影響袋式除塵器的正常運行；然而，若氣布比較低也不合适，由於明顯增加的投資並不能得到相應的效益。 對於不同的清灰方式，可以根據清灰特點的不同而選用各自适用的氣布比。 此外，在實際工作中，在一定範圍内，即使處理風量和處理氣體的含塵濃度超過瞭設計值，但是除塵效率還是能夠維持在較高的水平範圍内，隻需要增加清灰次數，煙氣的壓力、氣流對氣布比的選擇影響不大。 因此，袋式除塵器在設計過程中，要根據煙氣特點、粉塵性質、工作條件、清灰方式、濾料種類等因素來選擇氣布比。
b濾料的選擇布袋是袋式除塵器各部件中極其重要的一部分。 濾袋性能的良莠以及質量的優劣，直接影響袋式除塵器工作性能的質量好壞和工作壽命的長短。 濾料作爲制作布袋的主要材料，其性能以及質量是直接影響其應用範圍的重要條件。 在含塵氣體的過濾淨化過程中，濾料的材質主要由待處理氣體的溫度、濕度、所含粉塵的粘附性等因素所決定。 若使袋式除塵器發揮最大的除塵效果，所選的過濾材料應能最大程度的去除處理氣體中的顆粒物，並且在一定的時間範圍内使用而不縮短布袋的工作時間。 綜上所述，影響濾袋壽命的因素除濾袋的結構、制作工藝、清灰方式運行情況等之外，最主要的因素就是濾料的性質和質量。 濾料主要的特性指标包括透氣性、密度、斷裂強度和斷裂伸長、耐濕性、熱收縮濾、水解穩定性等。 濾料的特性由濾料纖維材料的物理性能和化學性能、濾料的結構組織以及制造工藝等因素所決定。
c清灰方式的合理選擇，清灰的方式主要有三種：機械振打、氣流反吹、脈沖反吹。 目前，袋式除塵器的清灰已經很少採用前兩種方式，而是廣泛採用第三種方式脈沖反吹法。脈沖噴吹清灰方式憑借耗氣量較小，節能環保等優勢，成爲當今應用最廣泛的清灰技術。 在除塵器過濾進程中，當除塵器的阻力達到所設定的某一值時，通過控制壓差控制儀打開相應的電磁脈沖閥開關，當脈沖閥開啓時，儲存在氣包内的高壓空氣通過脈沖閥經噴吹管上的各個噴吹口，噴射出高壓主導氣流，從而形成一股相當於主導氣流體積 3～5 倍的誘導氣流，一同進入到濾袋内部，使得濾袋内部出現瞬間正壓並發生膨脹和微動，沉積在濾袋濾料上的粉塵脫落掉入到灰鬥内， 落入灰鬥中的粉塵經由排灰系統排出後，利用輸灰系統送出。
1.3 袋式除塵器的技術特點
a除塵效率較高。一般可達 99% 以上，粉塵出口排放濃度可達到30mg/m? 以下，甚至5mg/m?以下；
b捕集各類性質粉塵。尤其能有效捕集PM10及PM2.5以下的微細粉塵顆粒物， 回收能夠利用的粉塵顆粒；
c不因粉塵顆粒的種類、粉塵濃度的高低、粉塵粒徑的大小以及粉塵比電阻等性質而影響除塵效率；
d使用的濾料具有中低溫段 (90℃~140℃) ，中高溫段 (140℃~200℃) ，高溫段 (200℃~300℃) 和特殊高溫段 ( 大於 300℃) 之分，根據要求合理選擇濾料的材質均能滿足除塵要求；
e處理風量範圍大。採用單元模塊組合式結構，能适應不同範圍内處理風量的波動；
f充分利用實際場地設計，不停機的對各分室停風以進行維護、維修、更換布袋；
袋式除塵器要求必須将待處理氣體的溫度控制在過濾纖維材料所能夠承受的範圍之内，以防止因溫度過高而導緻濾袋燒毀的情況出現。 袋式除塵器的壓力損失（指布袋進、出口之間阻力）相比於電除塵器而言較大， 一般在1000~1 500Pa ，最大能夠達到2000Pa 。但由於新過濾材料的開發研制，除塵器内部結構的優化，含塵氣體過濾速度的降低，使得袋式除塵器的壓力損失也有所降低。
2 濾筒除塵器
2.1 濾筒除塵器的工作原理
濾筒除塵器與袋式除塵器的區别在於濾袋過濾材料的結構由袋式變爲濾筒式。 濾筒除塵器的工作原理是含塵氣體通過除塵罩、風管及進風口被吸入箱體内，當氣流斷面突然擴大及氣流分布闆的共同影響下，氣流中的一部分顆粒粒徑較大的粉塵會在重力和慣性力作用下， 不經濾筒，而直接降落到灰鬥内 ；粒度細、密度小的粉塵随氣流通過濾筒進入濾筒後，在布朗擴散和篩濾等組合效應的影響下，被濾料阻擋在濾筒外，在風機的作用下，潔淨氣體由出風管排出。積聚在濾筒表面的粉塵越多，濾筒的壓力損失也會随之增大。 當阻力達到設定值或設定時間時進行清灰。 由 PLC 程序控制電磁脈沖閥的開啓。 首先通過提升閥關閉一箱室，截斷待處理氣體，然後開啓電磁脈沖閥，氣包内的高壓空氣氣流會經由脈沖閥通過噴吹管上的噴吹孔噴發出速度極大、壓力極高的一股引射氣流，以及引發的一股相當於主流氣流體積3至5倍的誘導氣流，共同到達濾筒内部，使得濾筒内部出現一瞬時的正壓力峰值並産生微小顫動，這樣在反向氣流沖擊的效果下，貼附在濾筒表面上的粉塵顆粒脫落並落入到灰鬥中。 清灰進程結束後，電磁脈沖閥的開關關閉，打開提升閥，此時該箱室又可恢複成過濾功能。 各箱室逐一進行清灰，從第一箱室清灰開始至下一次清灰開始稱作一個清灰周期。
2.2 濾筒除塵器的技術特點
a除塵效率極高。對於一般細小的粉塵而言，其過濾效率可達到99.99% ，部分處理能力較強的濾筒（如 Donaldson 系列的 Ultra-Web 濾料）對於粒徑大小爲0.5μm 左右的粉塵顆粒也可達如此高的過濾效率甚至於更高；
b壓力損失較低。 對於普通粉塵顆粒，濾筒的除塵器壓力損失小於1000 Pa ，如若粉體的粘附力較強，一般最大阻力1500Pa左右；
c入口濃度範圍廣。普通的聚酯纖維濾筒或者濾筒能夠處理入口含塵濃度較高的含塵氣體，含塵氣體的進口濃度可達250g/m?；
d過濾風速範圍廣。 過濾速度的大小與濾筒材質有關。 紙質材料的濾筒的過濾速度最小爲0.3 m/min ， 濾筒的過濾速度最大可達到 2.4 m/min ；
e水洗性能。 除紙質濾料外，聚酯濾筒和覆膜濾筒一般都可以通過清水清洗，待晾幹後重複利用；
f結構緊湊，占據空間面積小，安裝較爲方便。
3 袋式除塵器與濾筒除塵器現存的問題
3.1 袋式除塵器現存的問題
袋式除塵器作爲一種高效去除顆粒物的設備，得到越來越多用戶的青睐。 但是，布袋除塵器在現場應用過程中也存在諸多問題。
a 濾袋破損失效
袋式除塵器中濾袋的工作壽命是極其重要的性能指标。一旦濾袋的作用失效，會導緻設備的故障，粉塵排放濃度超标，另外，更換濾袋也需要很大的開銷投入。主要導緻布袋破損失效的常見原因有空氣動力損傷、熱損傷、機械磨損損傷以及化學腐蝕損傷等。空氣動力損傷是由含塵氣體的沖擊或噴吹氣體反複噴吹而造成的損傷。 熱損傷是由於所處理的含塵氣體溫度超高或氣體中帶有的明火，如果袋式除塵器所處理的氣體的溫度超過瞭濾袋的限值溫度範圍，會導緻濾袋出現燒焦脆裂或燃燒的可能。含塵氣體中若含有火星則會造成濾袋燒穿。 機械磨損損傷是指濾袋在工作過程中，因反複的過濾與清灰狀态的切換，濾袋發生膨脹和收縮，布袋和框架或與其他結構之間所發生的相對運動等而造成的局部磨損現象。 另外，由於布袋之間的相對距離較小、除塵骨架的彎曲也會容易導緻濾袋間的磨耗。化學腐蝕損傷是因含塵氣體中含有多種帶有腐蝕性的物質，濾袋會發生水解、氧化或酸堿腐蝕等化學反應，導緻濾料的工作性能降低而出現破損失效的後果。若含塵氣體中存在液态組分，會發生與粉塵顆粒形成糊狀物質的現象，造成濾袋空隙堵塞，也稱“糊袋”糊袋能夠導緻粉塵顆粒在布袋的表面出現闆結、粘結，進而使濾袋失去其彈性，不能夠正常進行過濾工作造成停機的後果，加速濾袋的腐蝕、損壞，是另一種形式的布袋失效。濾袋是整個布袋除塵器的重要組成部分，濾袋的失效可能會造成整台設備無法正常進行工作。 濾袋的失效原因主要和除塵器的設計、應用場合、制造工序、安裝條件等因素有關。失效的過程是由局部發生，但是一旦出現小的磨損小孔，就會持續擴散，出現更大程度上的損壞。
b除塵器壓力損失大
壓力損失是除塵器的另一項重要性能指标參數。 造成袋式除塵器的壓力損失居高不下的常見原因包括脈沖閥不工作、糊袋、濾袋清灰效果不佳、清灰壓力過低、箱體結構不合理等因素。 除塵器的壓力損失較大，不僅會影響整個除塵系統的正常運行， 同時會增加除塵系統的工作能耗，給用戶帶來巨大損失。 因此需要仔細分析，認真研究。
3.2 濾筒除塵器現存的問題
a 高溫環境影響
淨化工業爐窯排放的含塵氣體是現階段環境保護和治理的首要工作。 目前由於除塵器大部分時候是在較高溫度環境下進行使用，而過濾式除塵裝置中的濾料材質的适用溫度範圍較小，普通的過濾材料已經無法滿足現場使用的要求。 因此，就不同的使用需求設計出耐高溫過濾材料，而濾筒所採用的材料主要包括耐火材料、粘結劑、載體材料等。 最終確定出一種較爲合理的配比：耐火材料 : 水玻璃 : 水 =3:1:1 ，採用該配比所制成的濾筒材料擁有較高的強度，孔隙率和透氣性也相對較高，燒結時不易出現變形。 耐高溫非織造布濾筒所採用的耐高溫纖維材料和高強度的玻璃纖維材料進行混合，經過硬挺化工藝制作成型，具有纖維度緊密、表面微孔隙小、質地堅硬的特點。 濾料採用耐高溫合成纖維材料而成，具有耐磨性能較佳、耐化學性良好的優勢，适和應用於對溫度有較高要求的場合。 耐高溫濾筒的出現能夠很好的推進除塵器在實際高溫工作場合中的使用。
b清灰不徹底
除塵器運行情況的好壞，壓力損失上升的快慢以及清灰效果的好壞有著重要關系。在脫硫式除塵器中， 粉塵顆粒很容易闆結在濾筒的表面，導緻濾料的表面粘附黏性物質，此時，若想達到較爲理想的清灰效果就需要較高的噴吹壓力和比較頻繁的噴吹頻率，這就會造成一定程度上的能量損耗，因此選擇合适的過濾材料對噴吹系統有著影響。 許多工程中都存在著濾筒反吹中清灰不徹底的問題，在某鍋爐除塵處理工程中試運轉時，發現早期的清灰效果比預期的情況好， 但在工作一段時間後卻不滿足設計要求。通過調整脈沖閥的噴吹間隔，效果卻仍舊不甚理想，在改變噴嘴的基礎上又提高噴吹壓力，使得反吹過程中存在的清灰不徹底現象得到解決。
c壓縮空氣量和壓力運用不當對於長度較長的濾筒會因爲噴吹壓力不足
而導緻濾筒下部區域清灰不徹底，濾筒下部區域積聚的粉塵層較厚，緻使整個濾筒的過濾效率下降；由於濾筒的長度較長，爲瞭使得濾筒底部區域的清灰效果改善而安裝噴嘴，誘導一定量的空氣，可是因爲噴嘴的安裝，使得筒體的上部區域基本屬於誘導空氣階段，壓縮氣體還未來得及擴散開來，緻使上部區域的清灰效果較差。 而本文很好的解決瞭這一問題，改善瞭上部區域的清灰效果。
4結語
袋式除塵器的過濾效率較高， 适應範圍廣，使用靈活，清灰效果較好，但工作費用較高，維護時投入的工作量大； 而濾筒除塵器的結構簡單，工作性能穩定，運行阻力小，工作費用低，且過濾效率尤其對粒徑在 5 μm 以下的細小粉塵顆粒的處理方面更是優於袋式除塵器。 在實際工作使用中，仍需根據待處理的含塵氣體風量大小、含塵濃度、溫度高低、排放的濃度标準、維護的難易程度等各種因素綜合考慮。 袋式除塵器和濾筒除塵器在實際工作應用中存在著各自的使用優勢，卻也都存在著各自的問題，需要根據具體環境而定並在今後不斷的進行改進。
