论文部分内容阅读
摘要:分析滤筒除尘器在节能、环保等方面的技术特点，主要针对原煤地下输煤通道的实际情况，并结合在工程中的实际应用，展望了滤筒除尘器在地下狭小空间这种特殊环境下的应用前景。
关键词:滤筒除尘，狭小空间，滤料
Abstract: analysis filter tube filter in energy saving, environmental protection, and other aspects of the technical characteristics, mainly in underground coal conveying channel's actual situation, and combined with the practical application in engineering, and prospects the filter tube filter in the underground narrow space under special environment application prospect.
Key words: filter canister, dust, narrow space, filter material
中图分类号： TM925.31文献标识码：A 文章编号：
前言
地下输煤通道中的原煤在转运过程中，产生大量的粉尘，空气中的浮尘浓度达到200~400g/m3[1]，严重的粉尘污染不仅给工人造成了恶劣的生产环境，而且煤粉的集聚可能也带来了严重的安全隐患。
传统的干式除尘系统主要采用旋风除尘器和布袋除尘器。根据实践证明，传统的除尘方式在实际运用中都有明显的缺陷。随着滤筒除尘技术的不断改进完善和广泛应用，本文拟针对原煤地下输煤通道的特殊性，结合工程实例，分析了滤筒除尘技术取代布袋除尘在狭小空间环境中应用的可行性。
滤筒除尘器的性能特点
滤筒除尘器与袋式除尘器相比有如下特点：（1）除尘效率较高。对于一般微米级的粉尘除尘效率可达 99.99%，部分处理能力较强的滤筒（如Donaldson系列的Ultra-Web滤料）对于粒径 0.5μm 的粉尘也可达到此效率甚至更高；（2）阻力较小。对于普通粉体，滤筒除尘器阻力小于 1000Pa，粘附力较强粉体，一般最大阻力 1500Pa 左右；（3）入口浓度范围广。普通的聚酯滤筒或摺式滤筒就可以处理入口含尘浓度较高气流，进口含尘浓度可达 400g/m3；（4）过滤风速范围广。不同材质的滤筒过滤风速不同。普遍袋式除尘器的过滤风速在1m/min左右，摺式滤筒的过滤风速最大4 m/min；（5）水洗性能。除纸质滤料外，其他的滤筒如聚酯滤筒和覆膜滤筒一般都可以用水清洗，待晾干后即可重复使用[1]；（6）相对布局较紧凑，节约空间，便于维护。过滤阻力低，能耗和运行成本低，尤其采用表面过滤技术的滤筒，在自身清洁时，粉尘颗粒极易排出，而且更换滤芯方便。同时，由于采取滤筒式结构，大大缩小了除尘器的体积。该类型除尘器在厂房工艺设备繁多、空间狭小而除尘风量大的情况下非常实用。
工程应用
贵州某煤矿筛选系统工程中的原煤地下输煤通道内有3台振动给料机，落料点所需除尘风量约8000m3/h.个，三个落料点共需除尘风量24000m3/h。
方案比对分析：
方案一：选用1台QMC64-8气箱式布袋除尘器（过滤风速0.8m/min，过滤风量24000m3/h，过滤面积496m2，外形尺寸：9754×2388×7530）［2］，将此除尘器放置于地面，通过管路与三个除尘点连接。此方案的缺点：
（1） 一台除尘器连接多个除尘点时，虽然节省了一部分设备投资，但管路太长太复杂,在计算时就很难保证各支管之间的阻力平衡，即使在支路上安装调节阀，实际运行也难以实现各吸尘点达到所要求的排风量，尤其是最远吸尘点。
（2） 另外，在地下通道中除尘管道的水平段过长会导致严重的积灰，而将管路设计成倾斜状，在地下通道这样的狭小空间难以实现。
（3） 除尘后的输灰系统较复杂，且易照成二次扬尘。
方案二：采用3台QMC64-8气箱式脉冲布袋除尘器（过滤风速0.85m/min，过滤风量7900m3/h，过滤面积155m2，外形尺寸：3944×1630×8650）［2］，将除尘器放置于地下通道内，直接与落料点集尘罩连接。此方案的缺点：
（1） 此布袋除尘器的高度无法满足在地下的狭小空间放置的要求，即使采用MC型脉冲布袋除尘器，也需要约5m的净空高度。为放置除尘设备而加大地下通道的空间显然不可取。
（2） 设备阻力大，约1500pa，需要耗费的风机功率大。
（3） 由于除尘效率只能达到99%，除尘后的净气不能直接排入地下通道内。
（4） 滤袋壽命短，在狭小的空间更换、维修滤袋比较困难。
方案三：采用3台DFT2-8脉冲反吹沉流式滤筒除尘器（覆膜滤料，过滤风速0.85m/min，过滤风量9000m3/h，过滤面积187m2，外形尺寸：2159×1016×3157），将除尘器放置于地下通道内，直接与落料点集尘罩连接，如下图所示。此方案的特点：
（1） 设备本体较小，可置于地下狭小通道内，除尘效率高（99.999%），可将除尘后的净气直接排入通道内，无需排出地下通道，节约管材。
（2） 在设计低风速条件下，设备阻力＜800pa，节省运行费用。
（3） 通过在滤料上粘附超细纤维层，使粉尘难以渗入滤料层内部，从而使喷吹清灰常变得容易，甚至可水洗。
（4） 滤筒倾斜15°可使滤筒不借助工具方便抽出更换。
（5） 除尘后的会可直接落在皮带上转运出去，节省了输灰器。
经过三个方案的比较分析不难发现，DFT型滤筒除尘器非常适合运用于空间狭小的地下通道内，因此设计采用滤筒除尘技术。
滤筒结构形式及滤料的选择
滤料 过滤效率 建议过滤
风速m/min 工作温度℃ 适用灰源 其他
天然纤维或合成纤维
（纸质滤筒） ≥99.99 0.3～0.6 ≤65 粉尘含量低，含尘气体湿度小 不可水洗，
阻力大
聚酯无纺黏合
（聚酯滤筒） ≥99.99 0.6～1.2 ≤80 粉尘含量高，含尘气体湿度小 不可水洗，
阻力大
膨胀微孔聚四氟乙烯薄膜与聚酯
（腹膜滤筒） ≥99.999 1.0～2.0 ≤135 粉尘含量高，无湿度要求 可水洗，
阻力小
膨胀微孔聚四氟乙烯薄膜与聚酯无纺黏合
（褶式滤筒） ≥99.99 1.0～2.0 ≤135 粉尘含量较高高，湿度中 可水洗，
阻力小
滤筒滤料的选择至关重要，是滤筒除尘技术能否应用于地下通道捕集煤尘的关键。由于通道内湿度可能较大，而煤粉又具有一定的粘性和吸湿性，因此建议选用表面过滤技术的腹膜滤筒。由于滤料表面超细纤维的作用，从而实现对亚微米级粒子的超级过滤，净化后的空气质量远高于对室内空气品质的要求，可直接排入室内循环使用，无通风热耗损失。同时粉尘无法渗入滤料内部，大大降低了系统运行阻力，而且使清灰变得异常容易，延长了滤料的使用寿命，从而实现良好的经济性。
如选择纸质滤筒、聚酯滤筒、褶式滤筒，则可能出现如袋式除尘器一样因为煤尘的湿度、粘性较高而不能保证除尘的效果。
导流装置
为了避免入口处滤筒由于风速较高造成对滤料的高磨损区域，距离入口较远的滤筒不能充分利用。 采用导流板或者气流分布板就很必要，在除尘器选用多孔气流分布板， 这种气流分布方法在静电除尘器中采用很多，在其他除尘器上很少采用，但用于滤筒除尘器则有独特要求，气流分布必须十分稳定和均匀，才有利于气流的上升及粉尘的下降。 滤筒表面均匀的过滤风速也是气流分布的一个重要标志，应用中要保证除尘器尽量多的滤筒能够在合理的过滤风速范围内工作。
建议
1、表面过滤技术作为一种先进的除尘技术会使前期的设备投资偏高，但它良好的除尘效果以及后期能极大地降低维护费用，因此应综合评价它的经济行。
2、在原煤的含水量较高（≥7%）时，不建议采用滤筒或布袋除尘。因为滤筒除尘器本身也有糊筒、结板的问题，除了会导致除尘效果急剧恶化外，喷吹清灰的难度也会增加，甚至需要人工取出滤筒振打清灰。
3、导流装置能提搞滤筒除尘的效率，同时延长滤筒的使用寿命，在工程应用中不应被忽略。
展望
据统计，在地下粉尘环境中应用布袋除尘器、电除尘器和湿式水浴除尘器的比例达到80%，但运行投入率尚不足50%[3]，究其原因，主要是运行效果不佳，运行费用高，滤料更换频繁，维护费用高。滤筒除尘在地下狭小空间的粉尘环境中还鲜有应用，随着该技术的不断完善，设备投资费用的降低，它的应用势必会更加广泛。
参考文献
[1]张一帜,陈海焱,覃金珠.滤筒除尘器应用现状.能源与环境,2009. 5:47-52
[2]中国建筑标准设计研究院.07K104 除尘设备选用与安装 .北京:中国计划出版社,2007
[3]李多松,孙建民.干法选煤除尘系统技术改造.环境工程,2006. 24(2):44-46
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:滤筒除尘，狭小空间，滤料
Abstract: analysis filter tube filter in energy saving, environmental protection, and other aspects of the technical characteristics, mainly in underground coal conveying channel's actual situation, and combined with the practical application in engineering, and prospects the filter tube filter in the underground narrow space under special environment application prospect.
Key words: filter canister, dust, narrow space, filter material
中图分类号： TM925.31文献标识码：A 文章编号：
前言
地下输煤通道中的原煤在转运过程中，产生大量的粉尘，空气中的浮尘浓度达到200~400g/m3[1]，严重的粉尘污染不仅给工人造成了恶劣的生产环境，而且煤粉的集聚可能也带来了严重的安全隐患。
传统的干式除尘系统主要采用旋风除尘器和布袋除尘器。根据实践证明，传统的除尘方式在实际运用中都有明显的缺陷。随着滤筒除尘技术的不断改进完善和广泛应用，本文拟针对原煤地下输煤通道的特殊性，结合工程实例，分析了滤筒除尘技术取代布袋除尘在狭小空间环境中应用的可行性。
滤筒除尘器的性能特点
滤筒除尘器与袋式除尘器相比有如下特点：（1）除尘效率较高。对于一般微米级的粉尘除尘效率可达 99.99%，部分处理能力较强的滤筒（如Donaldson系列的Ultra-Web滤料）对于粒径 0.5μm 的粉尘也可达到此效率甚至更高；（2）阻力较小。对于普通粉体，滤筒除尘器阻力小于 1000Pa，粘附力较强粉体，一般最大阻力 1500Pa 左右；（3）入口浓度范围广。普通的聚酯滤筒或摺式滤筒就可以处理入口含尘浓度较高气流，进口含尘浓度可达 400g/m3；（4）过滤风速范围广。不同材质的滤筒过滤风速不同。普遍袋式除尘器的过滤风速在1m/min左右，摺式滤筒的过滤风速最大4 m/min；（5）水洗性能。除纸质滤料外，其他的滤筒如聚酯滤筒和覆膜滤筒一般都可以用水清洗，待晾干后即可重复使用[1]；（6）相对布局较紧凑，节约空间，便于维护。过滤阻力低，能耗和运行成本低，尤其采用表面过滤技术的滤筒，在自身清洁时，粉尘颗粒极易排出，而且更换滤芯方便。同时，由于采取滤筒式结构，大大缩小了除尘器的体积。该类型除尘器在厂房工艺设备繁多、空间狭小而除尘风量大的情况下非常实用。
工程应用
贵州某煤矿筛选系统工程中的原煤地下输煤通道内有3台振动给料机，落料点所需除尘风量约8000m3/h.个，三个落料点共需除尘风量24000m3/h。
方案比对分析：
方案一：选用1台QMC64-8气箱式布袋除尘器（过滤风速0.8m/min，过滤风量24000m3/h，过滤面积496m2，外形尺寸：9754×2388×7530）［2］，将此除尘器放置于地面，通过管路与三个除尘点连接。此方案的缺点：
（1） 一台除尘器连接多个除尘点时，虽然节省了一部分设备投资，但管路太长太复杂,在计算时就很难保证各支管之间的阻力平衡，即使在支路上安装调节阀，实际运行也难以实现各吸尘点达到所要求的排风量，尤其是最远吸尘点。
（2） 另外，在地下通道中除尘管道的水平段过长会导致严重的积灰，而将管路设计成倾斜状，在地下通道这样的狭小空间难以实现。
（3） 除尘后的输灰系统较复杂，且易照成二次扬尘。
方案二：采用3台QMC64-8气箱式脉冲布袋除尘器（过滤风速0.85m/min，过滤风量7900m3/h，过滤面积155m2，外形尺寸：3944×1630×8650）［2］，将除尘器放置于地下通道内，直接与落料点集尘罩连接。此方案的缺点：
（1） 此布袋除尘器的高度无法满足在地下的狭小空间放置的要求，即使采用MC型脉冲布袋除尘器，也需要约5m的净空高度。为放置除尘设备而加大地下通道的空间显然不可取。
（2） 设备阻力大，约1500pa，需要耗费的风机功率大。
（3） 由于除尘效率只能达到99%，除尘后的净气不能直接排入地下通道内。
（4） 滤袋壽命短，在狭小的空间更换、维修滤袋比较困难。
方案三：采用3台DFT2-8脉冲反吹沉流式滤筒除尘器（覆膜滤料，过滤风速0.85m/min，过滤风量9000m3/h，过滤面积187m2，外形尺寸：2159×1016×3157），将除尘器放置于地下通道内，直接与落料点集尘罩连接，如下图所示。此方案的特点：
（1） 设备本体较小，可置于地下狭小通道内，除尘效率高（99.999%），可将除尘后的净气直接排入通道内，无需排出地下通道，节约管材。
（2） 在设计低风速条件下，设备阻力＜800pa，节省运行费用。
（3） 通过在滤料上粘附超细纤维层，使粉尘难以渗入滤料层内部，从而使喷吹清灰常变得容易，甚至可水洗。
（4） 滤筒倾斜15°可使滤筒不借助工具方便抽出更换。
（5） 除尘后的会可直接落在皮带上转运出去，节省了输灰器。
经过三个方案的比较分析不难发现，DFT型滤筒除尘器非常适合运用于空间狭小的地下通道内，因此设计采用滤筒除尘技术。
滤筒结构形式及滤料的选择
滤料 过滤效率 建议过滤
风速m/min 工作温度℃ 适用灰源 其他
天然纤维或合成纤维
（纸质滤筒） ≥99.99 0.3～0.6 ≤65 粉尘含量低，含尘气体湿度小 不可水洗，
阻力大
聚酯无纺黏合
（聚酯滤筒） ≥99.99 0.6～1.2 ≤80 粉尘含量高，含尘气体湿度小 不可水洗，
阻力大
膨胀微孔聚四氟乙烯薄膜与聚酯
（腹膜滤筒） ≥99.999 1.0～2.0 ≤135 粉尘含量高，无湿度要求 可水洗，
阻力小
膨胀微孔聚四氟乙烯薄膜与聚酯无纺黏合
（褶式滤筒） ≥99.99 1.0～2.0 ≤135 粉尘含量较高高，湿度中 可水洗，
阻力小
滤筒滤料的选择至关重要，是滤筒除尘技术能否应用于地下通道捕集煤尘的关键。由于通道内湿度可能较大，而煤粉又具有一定的粘性和吸湿性，因此建议选用表面过滤技术的腹膜滤筒。由于滤料表面超细纤维的作用，从而实现对亚微米级粒子的超级过滤，净化后的空气质量远高于对室内空气品质的要求，可直接排入室内循环使用，无通风热耗损失。同时粉尘无法渗入滤料内部，大大降低了系统运行阻力，而且使清灰变得异常容易，延长了滤料的使用寿命，从而实现良好的经济性。
如选择纸质滤筒、聚酯滤筒、褶式滤筒，则可能出现如袋式除尘器一样因为煤尘的湿度、粘性较高而不能保证除尘的效果。
导流装置
为了避免入口处滤筒由于风速较高造成对滤料的高磨损区域，距离入口较远的滤筒不能充分利用。 采用导流板或者气流分布板就很必要，在除尘器选用多孔气流分布板， 这种气流分布方法在静电除尘器中采用很多，在其他除尘器上很少采用，但用于滤筒除尘器则有独特要求，气流分布必须十分稳定和均匀，才有利于气流的上升及粉尘的下降。 滤筒表面均匀的过滤风速也是气流分布的一个重要标志，应用中要保证除尘器尽量多的滤筒能够在合理的过滤风速范围内工作。
建议
1、表面过滤技术作为一种先进的除尘技术会使前期的设备投资偏高，但它良好的除尘效果以及后期能极大地降低维护费用，因此应综合评价它的经济行。
2、在原煤的含水量较高（≥7%）时，不建议采用滤筒或布袋除尘。因为滤筒除尘器本身也有糊筒、结板的问题，除了会导致除尘效果急剧恶化外，喷吹清灰的难度也会增加，甚至需要人工取出滤筒振打清灰。
3、导流装置能提搞滤筒除尘的效率，同时延长滤筒的使用寿命，在工程应用中不应被忽略。
展望
据统计，在地下粉尘环境中应用布袋除尘器、电除尘器和湿式水浴除尘器的比例达到80%，但运行投入率尚不足50%[3]，究其原因，主要是运行效果不佳，运行费用高，滤料更换频繁，维护费用高。滤筒除尘在地下狭小空间的粉尘环境中还鲜有应用，随着该技术的不断完善，设备投资费用的降低，它的应用势必会更加广泛。
参考文献
[1]张一帜,陈海焱,覃金珠.滤筒除尘器应用现状.能源与环境,2009. 5:47-52
[2]中国建筑标准设计研究院.07K104 除尘设备选用与安装 .北京:中国计划出版社,2007
[3]李多松,孙建民.干法选煤除尘系统技术改造.环境工程,2006. 24(2):44-46
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。