濾袋脈沖清灰實測與VDI平臺清灰測試的比較_過濾材料_技術應用_資訊

濾袋脈沖清灰實測與VDI平臺清灰測試的比較

2012-06-12 來源：CFS責任編輯：未填瀏覽數：1477 中國過濾分離網

核心提示：實驗室通常依照 VDI（德國工程師協會） 3926（或類似指南）來測試袋式除塵器中脈沖噴吹清灰的特性以及進行過濾性能預測，直接將測試結果與實際袋式除塵器中濾袋性能的測試數據進行對比非常重要。本文首先給出某袋式除塵器（ 3行每行 3個濾袋）與 VDI測試試驗臺的設計及動態特征，同時用該設備測試了對包括發射 PM2.5在內的粒子的過濾性能。進而提出一種有效對比方法，該方法基于在線清灰測試的脈沖壓力和表面風速等可比較的過濾及清灰運行條件。最后，提出測試對比的重要結果。

1　引言

多年以來，實驗室通常依照 VDI 3926（或類似指南）來測試脈沖噴吹清灰對濾料的特性以及提供很多有價值的信息，同時也預測濾料噴吹清灰后的效果 [1,2]。另一方面，僅依賴少量的平板過濾樣本的測試結果來預測袋式除塵器脈沖噴吹的效果顯然是存在問題的。在筆者看來，目前還沒有將噴吹和測試同時進行的對比分析報道出現。

本文首次以 3×3（3行每行 3個濾袋）的每袋 1.25m長的濾袋進行測試，并給出其設計和動態特性，尤其是通過儀器測試得到如清灰阻力，過濾風速，粉塵容量和粉塵分離量等在線運行數據。進而深入討論了兩種不同類型的設備基于同一表面風速及脈沖清灰阻力的差別，測試了現場運行中濾袋的氣流速率及清灰阻力。 VDI測試儀器的運行參數與以上測試分開進行，同時調查了相鄰的除塵器二次揚塵效應。

2 實驗裝置及方法

平面過濾測試裝置

采用 VDI測試裝置（ VDI 3926，Type1）搭建測試平面過濾測試裝置，粉塵通過帶刷的分離系統分離并在進入矩形風道前預先通過85Kr輻射源處理。采用連續光度測試儀對粉塵質量濃度進行逆向觀測。部分含塵氣體一段時間后通過平面過濾材料過濾進入十字區域。本實驗中，過濾前后的最大壓差將觸發脈沖噴吹進行清灰。在清潔氣體側，安裝一個等速抽離器并用特制的光學粒子校正計數器 [3]進行顆粒物分析，直接測量 PM2.5質量發塵量。

噴吹管之后的另一個等速提取端口將劃分到一個處理 PM2.5旋風器（ 1m3/h）[2]及另一支路。粉塵收集在旋風器之后的玻璃纖維過濾器進行總質量濃度分析。

測試條件選擇來自 VDI 3926中：過濾器表面風速為 3.3cm/s；顆粒濃度為 10g/m3。用于提供脈沖清灰的儲氣罐內初始壓力為 5bar，然而如后來清灰強度實驗所示，為了在VDI平臺和布袋除塵器試驗臺達到相同的清灰條件，將最大壓差設定為 1500Pa，這高于清潔濾袋初始壓降。

過濾器的性能一般以殘余壓降，過濾器的循環時間，以及每次循環中每平方米過濾材料表面排放 PM2.5的質量作為評價基礎指標。此外， PM2.5的平均濃度（每個周期的平均值）根據每個周期排放量和相應的周期來確定。每個周期的平均濃度和總質量由過濾器特性的不同而不同。

圖1　根據 VDI/DIN 3926設計用于顆粒物分析的平板過濾器實驗裝置圖

袋式過濾器試驗臺試驗

本試驗臺由濾袋組成的特殊過濾器，箱體中由 3行（每行 3個）濾袋（ NBFH）構成。每袋配有一個單獨的噴吹管，儲氣罐及噴吹閥組成的清理部件。本文對逐行（ RBR）清灰和逐袋清灰（ BBB）均進行討論。

圖2　袋式除塵器測試裝置（ NBFH）示意圖

本裝置使用循環空氣，由流量和溫度調節閥門之后徑向吹風扇驅動。下游的風扇灰塵計量測試到通過光度濃度到過濾室入口處測量空氣流通。這九個濾袋每個長 1.25m，直徑 120mm。它們連接于 MikroPul文丘里連接器。一個校準移動流量傳感器（施密特技術）安裝在卡口連接器用于不斷測量通過濾袋的體積流量，從而提供其在線瞬時平均表面風速。

如圖 2所示，平板過濾器測試裝置（在設計上與 VDI測試儀凈化氣體部分相同）在于法蘭和濾室之間。這種設置可以同時過濾器測試，濾袋和過濾片在相同的條件下，以及相鄰之間過濾器表面的相互作用等，進一步可進行 VDI測試與 NBFH試驗臺間數據的比較。

發塵量的測量是 NBFH試驗臺和平板測試組件共同完成，并通過一個由 PM2.5旋風器和 OPC等速采樣。

粉塵測試

PURAL SB（SB粉塵）由于它具有在可接受的周期時間的高粒子滲透性一直使用至今。它是一種惰性物質，除了已知的細微粉塵有影響外，不會影響人體健康。它能夠輕易流動并且可以很容易地從大多數過濾介質分離，一般不易附著在實驗裝置表面，能不斷使用。 Q3累計粒度分布如下所示。

圖3　0.5bar下通過激光衍射傳感器 (Sympatec Helos)和(Sympatec Rodos)結合測量的試驗粉塵累積量及試驗粉塵的分布

3 比較的標準及測試結果

濾袋表面流速

VDI試驗臺和 NBFH的過濾速度不同而導致運行不同： VDI試驗臺運行在一個恒定表面速度，這是由過濾面積和風量所決定的。 NBFH測試裝置在恒定的體積流量下運行，因此，流量不斷被重新分配了 9單獨的濾袋，根據所選擇的清灰模式和負荷（即透氣性）的瞬間狀態。圖 4給出了兩種情況下的周期性瞬態過濾速度。在圖中，三步驟的 RBR和九步驟的 BBB都清晰可見， RBR的表面風速波動情況比 BBB要明顯，因為九種不同負荷會導致更少的變化。根據圖 4，清潔濾袋的速度仍是含塵濾袋的兩倍，這會影響過濾介質的粉塵穿透曲線和清灰狀況曲線。為了評估這個速度提高的影響，另一項實驗中進行 VDI試驗將調整過濾風速進行試驗。

圖4　RBR模型及 BBB模型平均表面風速與運行時間關系曲線

過濾介質的清灰強度

兩個試驗臺之間差異的另一個關鍵在于脈沖噴吹清灰系統，均是處于滿載運行并分散到濾袋表面。小而扁平的濾料在 VDI過濾裝置中有一個針對它的后面的清灰系統，從而當過濾介質的穿透性較高時，在表面上壓力分布集中。另一方面在過濾袋的 NBFH試驗臺上濾袋的瞬時壓力差與脈沖噴吹時間和位置相關。此外，清灰時也可能會影響鄰近濾袋。

當比較 VDI和NBFH中的清灰強度時，選擇一些特征值及參數來描述清灰效率。在一些標準中，瞬態壓力脈沖的上升率被選為評價參數，因為它與過濾介質上層餅 [4,5,6]的位移加速度成正比。脈沖清灰強度較低的濾袋上第三部分（ 1250mm中800mm處）通過快速壓力傳感器測量，圖 5所示，相對于清灰前而言，瞬態測量差壓在覆膜濾袋透氣性非常低（6-10L/ dm2 min，壓差為 200Pa）。

圖5　在清潔濾袋上瞬態壓力信號差（儲氣罐壓力 5 bar），距袋頂為 800mm

清灰過程中袋式除塵器內瞬時含塵濃度的影響

VDI和NBFH試驗臺的設計和操作的差異也導致清灰上的顯著不同。在 VDI試驗臺，由于橫向氣流通過相對較小的過濾器表面，既能有效地去除層餅和二次返混的顆粒，同時在進氣側的粉塵濃度幾乎不變。然而， NBFH在每個相鄰的濾袋的清灰時，都將導致短暫卻使得周圍粉塵濃度顯著上升。由于尚無法衡量一個單獨的濾袋在線的正常運行期間的通透性的改變，這些濃度峰值的影響通過連接的 VDI管進行調查。在此 VDI管過濾器的濾片間距和 NBFH中濾袋之間的距離可以是多個。本試驗中，相鄰濾袋之間的最小距離相同，圖 7所示，在對相鄰濾袋進行清灰時，單個 VDI濾袋的前后壓差⊿ P是不連續的值。越接近在清灰的濾袋，壓力差的跳躍現象越明顯。

圖6　NBFH（RBR模式）和 VDI管連接到 NBFH的壓差測試比較（ VDI清灰與最遠的平板過濾器同步）

4 結論

采用實驗室 VDI型過濾器的測試系統和袋式除塵器試驗臺（ NBFH）兩個不同的過濾裝置并進行了介紹。這兩種測試設備已配備額外的測量裝置，以獲得如排放的顆粒物濃度和粒度分布，流速和再生強度的時間等相關數據。分析兩實驗臺得到清灰強度及表面風速的差異對過濾性能的影響。基于對試驗臺過濾測試及實際運行結果的對比，為改進ＶＤＩ儀器的測試提供方法，使其更能接近實際運行中袋式除塵器的過濾特性。

5 致謝

感謝歐盟過濾技術研究 KIT中心， AIF（Arbeitsgemeinschaft工業合作研究會）和 EFRE（歐洲地區發展基金會）對筆者的資金資助。

6 參考文獻

[1] J. BINNIG, J. MEYER, G. KASPER; Origin and mechanisms of dust emission from pulse-jet cleaned filter media; Powder Technology 189 (2009), 108-114

[2] J. BINNIG, J. MEYER, G. KASPER; Integration of cyclones an optical particle counter into a filter tester VDI 3926/Type1 to characterize PM2.5 emissions from pulse-jet cleaned filter media; Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft, 65/4(2005), 163-168

[3] J. BINNIG, J. MEYER, G. KASPER; Calibration of an optical particle counter toprovide PM2.5 mass for well-defined particle materials; Aerosol Science 38(2007), 325-332

[4] R. KLINGEL; Untersuchung der Partikelabscheidung aus

Gasen an einem Schlauchfilter mit Drucksto.abreinigung; Verfahrenstechnik)

Fortschrittberichte VDI Reihe 3 Nr.76.; VDI Verlag, [6] J . S I E V E RT; P h y s i k a l i s c h e Vo r g . n g e b e i d e r

Düsseldorf, 1983 Regenerierung des Filtermediums in Schlauchfiltern mit

[5] F. L.FFLER; Staubabascheiden. 1. Auflage. Thieme, Drucksto.abreinigung; Fortschrittberichte VDI Reihe 3

Stuttgart, 1988 (Lehrbuchreihe Chemieingenieurwesen / Nr. 161.; VDI Verlag, Düsseldorf, 1988

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