袋式膜组器的结构设计与优化

文 献 综 述

1.研究背景

我国目前空气污染严重，尤其是PM2.5微细颗粒物污染已经达到十分严重的程度。建设”美丽中国”，严格控制污染物排放，实现”中国梦”，已成为现阶段我国的迫切任务。我国”环境标准”正不断修订提高，很多指标已达到或接近国外发达国家水平。PM2.5的防治是一个十分复杂的社会综合问题，袋式除尘技术是治理集中排放源粉尘污染，尤其是PM2.5微细尘污染的十分有效手段。

我国的袋式除尘设备起源于二十世纪八十年代初，曾在冶金、建材、水泥、钢铁、燃煤电厂和化工等行业使用，受当时的客观条件制约，袋式除尘器的发展也受到了极大的阻碍。到了九十年代后期，经过研究人员的大胆尝试，不断改进、创新，在关键部件的设计、技术难点也有所突破，袋式除尘器在国内也得到了一定的发展。袋式除尘器在本体结构设计方面，还没有相关的专业设计标准和规范可以参考。由于各个制造厂家技术水平参差不齐，尤其在除尘器结构设计方面，更是一味采用类比、套用的办法，不但浪费钢材，而且还存在结构失稳的风险，这些问题亟待解决[1]。

袋式膜组器作为一种高效的除尘技术，它是利用纤维织物过滤[2]、采用滤料拦截的办法[3]去除烟气中的颗粒物的办法。早在1986就在德国被使用，距今已经有一百多年的历史。袋式除尘器具有结构简单，适应粉尘范围广，不受粉尘比电阻影响[4]，处理烟气量大，除尘效率高等特点。随着滤袋技术的发展[5]，具有高效捕集粉尘的滤料出现，袋式除尘器在处理PM2.5以下等微米级、亚微米级颗粒物方面效果显著，大力发展袋式除尘器成为大家的共识[6]。

袋式除尘器作为高效的除尘设备[7]在工业中被广泛应用，其气流流动均匀性[8]决定除尘器的效率、寿命。计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）[9]模拟在袋式除尘器中的应用解决了实验研究过程中模型化[10]、周期长和与实际工业应用[11]难以相结合等问题。

2.袋式膜组器的工作原理

袋式膜组器的工作机理主要是过滤作用，是物理法除尘[12]。含尘烟气通过过滤布袋，粉尘颗粒物被阻挡到滤袋表面，干净烟气从滤袋内部排除。过滤布袋捕集大颗粒粉尘主要靠”惯性碰撞”作用[13]，捕集微细粉尘主要靠”扩散”和”筛分”作用[14]。滤料的表面粉尘层也有一定的过滤作用。如果粉尘层增加，会造成滤袋阻力增加。因此，必须具有清灰功能。当滤袋表面粉尘层加厚，滤袋阻力增加到一定程度。通过自动控制程序发出清灰指令，向滤袋内部喷射一定的压缩空气，造成滤袋迅速膨胀，在滤袋收缩的一瞬间，附着于滤袋表面的尘饼，由于惯性落入灰斗，并通过输灰系统排到灰仓储存。袋式除尘器的除尘机理主要是过滤作用。当含尘气体从袋除尘器进气口进入袋室，从滤袋的外部进入布袋内，粉尘被阻挡在滤袋外的表面，这就是袋除尘器的过滤作用。净化的空气进入布袋内，再由布袋上部进入出气烟道排出。长袋低压脉冲布袋除尘器借鉴了国内外先进技术，使滤袋更长，较大发挥压缩空气强力清灰的作用，是一种除尘效率高，占地面积小，运行稳定、性能可靠，维修方便的除尘设备，可广泛应用于冶金、造纸、化工、火电、建材等行业。当含尘的烟气流以一定的风速通过滤袋表面时，粉尘将被阻挡吸附在滤袋的外表面，在吸附的过程中，滤布产生了除尘的五种效应[15] 1. 筛滤效应 2. 拦截效应 3. 碰撞效应 4. 扩散效应 5. 静电效应

3.CFD的理论基础