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[摘 要]袋式除尘器作为烟气处理领域的重要设备走过了100多年的发展历程，其除尘机理与清灰机理及方式发生了巨大的变化，了解其发展史对于我们目前的研究有着重要的借鉴及启示作用。
[关键词]袋式除尘器；除尘机理化；清灰
中图分类号：TQ330 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0301-01
1.袋式除尘器的产生和发展
袋式除尘器在19世纪80年代[1]开始应用于工业生产，1881年[2]奔特工厂在德国申请了《机械振打清灰方式袋式除尘器》授权专利；1930年[3]逆气流清灰法出现在工业实践中；1954年海森[4]开发的“逆喷型吹气环清灰技术”实现了袋式除尘器除尘、清灰连续操作，不仅大幅度提高了烟气处理量，同时可以保证滤袋压力稳定；之后于1957年后发明的脉冲袋式除尘器则被认为是袋式除尘技术发展史上的一个重要里程碑，它不但可以实现操作和清灰连续，保证滤袋压差趋于稳定，调高烟气处理量，更为重要的是内部无运动部件。因此滤布使用寿命更长、机械结构更简单。
自20世纪70年代以来袋式除尘器技术向大型化、自动化方向发展。欧美等国借助迅速发展的工业相继开发出了大型袋式除尘器以应用于火电、干法水泥转窑窑尾以及电炉除尘等领域，并推出单台过滤面积超过12000m2的大型袋式除尘器。但是电除尘器的使用范围还是较大，袋式除尘器约占30%市场。截至目前发达国家均已基本走完了用袋式除尘器取代或改造静电除尘器及其他种类除尘器的过程。
我国于上世纪60年代中期成功研发了第一台脉冲袋式除尘器，开始了袋式除尘器发展之路。在20世纪80年代初在袋式除尘器开始应用于火电燃煤电厂，由于当时环保对火电厂烟气排放没有要求，加上袋式除尘器整体技术水平落后且对袋式除尘器的认识及运行经验不足，相继出现了“糊袋”、“烧袋”、“清灰不灵”、“漏袋”等故障，导致袋式除尘器发展出现了停滞。国内90年代后基本上不再有电厂使用袋式除尘器作为除尘设备，严重阻碍了大型脉冲袋式除尘器在国内的进一步发展和应用，直至近十年大型脉冲袋式除尘器重新才开始发展起来，正是由于袋式除尘技术的进步以及新型过滤材料的不断涌现使得袋式除尘器在控制工业烟尘排放领域得到了越来越广泛的应用。
回转反吹袋式除尘器是美日等国于上世纪60年代开发的一种新型袋式除尘器。1962年日本首先研发成功并应用于工业生产。同时美国Carter-Day公司也相继推出了RJ、RF两个系列回转反吹袋式除尘器；随后美国Poumtail公司推出PN系列回转反吹圆袋式除尘器。
我国于1975年立项开发回转反吹扁袋除尘器，并于1979年完成回转反吹圆袋式除尘器系列化设计，现有LDB、ZC、FD、LMF等十多个系列。反吹机制与此同时也得到了新的发展。一是采用渐进式定位喷吹技术，该技术突破了传统的定速回转机构实现动态清灰的束缚。通过借助专门设计的渐进定位喷吹机构可以在传統的多级蜗轮前置槽轮拨动定位结构。这样的处理方案在很大程度上解决了内外圈滤袋清灰不匀的问题。
2、袋式除尘器的除尘机理
滤料是袋式除尘器的主体部件，其本身的孔径较大，但却能除去粒径小于1nm以下的颗粒。其除尘机理主要有以下几个方面：
（1）惯性碰撞
当含尘气流接近滤料纤维时气流将绕过纤维，而粉尘颗粒则由于惯性作用撞击到纤维上即会被捕获，处于粉尘轨迹临界线范围内的粉尘颗粒均可以到达纤维表面而被捕获。通常惯性碰撞随粉尘粒径及流速的增大而增强。
（2）筛分作用
当粉尘粒径大于滤料间空隙或沉积在滤料上的粉尘间隙时粉尘即被截留下。由于除尘器运行初期新鲜滤布空隙远大于粉尘粒径，粉尘颗粒可以通过滤料纤维的空隙阻留效果较差；但当滤料表面堆积大量粉尘后阻留作用就显著增强。
（3）拦截作用
当含尘气流接近滤料纤维时较细粉尘颗粒随气流一起绕流，若粉尘颗粒半径大于粉尘中心到纤维边缘的距离时则因与纤维接触而被拦截捕获。
（4）静电效应
通常粉尘粒子和滤料都带有电荷，两者之间遵循同性相斥、异性相吸的原理。若粉尘颗粒与滤料所带电荷相反，则有利于粉尘颗粒吸附在滤料上，从而提高除尘器除尘效率，但却存在粉尘颗粒难以清除的弊端。若粉尘颗粒与滤料带有同种电荷，情况则相反粉尘颗粒将受到排斥。因此如果存在外加电场可强化静电效应从而提高除尘器除尘效率。静电效应一般在尘粒粒径小于1μm且气流速度较低时才显现出来。
（5）重力沉降
当速度较低的含尘气流进入除尘器后粒径及密度较大的颗粒则可能由于重力作用而自然沉降下来。
（6）扩散作用
扩散作用发生在粉尘粒径粒径较小情况下。小于1μm的粉尘颗粒特别是小于0.3μm的亚微米粉尘颗粒在气体分子的撞击作用下脱离原始流线运动做着像气体分子一样作着不规则的布朗运动，如果在运动过程中与滤料纤维接触即可从气流中分离出来。这种作用通常称为扩散作用。随着气流速度的降低，滤料纤维和粉尘粒径的减小，扩散作用增强。
通常并不是上述几种机理都同时作用，起主导作用的往往是一种机理或者是2-3种机理的联合作用。根据粉尘性质、袋滤器机械结构特性及运行条件等实际情况的不同，各种机理的重要性也不相同。
2.1 滤料使用初期的除尘机理
滤料收尘初期的除尘机理对于非织造布和织造布是不同的。织造布首先是粉尘颗粒在滤料的孔洞内架桥形成粉尘处层，然后收尘率随粉尘层厚度增加而上升；而非织造布则与空气净化器相似：粉尘颗粒不仅能在滤料纤维上附着而形成粉尘初层，而且还能进入滤布内部，有内部过滤的倾向。因此我们可以认为滤料收尘的初期起主导作用的收尘机理是惯性碰撞、扩散和截留。此外静电力和重力也起到一定作用。在此期间的收尘率约为70%。
2.2 滤料正常使用期的除尘机理
含尘气体通过滤料时随着深入滤料内部其内部纤维空间逐渐减小，最终形成了附着在滤料表面的粉尘初层。袋式除尘器对粉尘颗粒的捕集主要依靠这个初层和以后逐渐堆积起来的粉尘层起作用。另有研究人士则认为粉尘颗粒穿透滤料会造成除尘率的下降，如果粉尘层有一个最合理厚度，则不仅对较大颗粒（1μm以上）而且对较小颗粒（1μm以下）都能很好的捕集效果，因此认为过滤风速越低越好。
3.袋式除尘器的清灰方式
袋式除尘器使用流程中的关键步骤是清灰再生，滤袋清灰是保证袋式除尘器连续运行的必备措施。滤袋表面积灰后必然会减少滤料的孔隙率，增加阻力。而当滤料的阻力增加到一定程度时过滤效率会有所下降。阻力增大即意味着滤料所受的压差将增大，粉尘颗粒就会从滤料最薄弱的地方通过，其数量及范围会随着阻力的增加而增大。对于动力源—风机来说其工作性能随着系统阻力的增加风量就会减小，因此当滤袋表面粉尘厚度达到一定值时必须将滤袋上的粉尘层清除到一定程度使滤袋再生，恢复设定的透气性使之可以继续工作。除尘器清灰的基本要求就是从滤料表面迅速有效、均匀地清落粉尘层，同时又能维持一定的粉尘初层厚度，并且不破坏滤袋和较少的动力消耗。清灰效果直接影响除尘器的效率、阻力、滤料使用寿命和除尘系统运行的经济效益。
根据清灰机理的不同，清灰方式通常可分为气流反吹和机械振动两大类。振动清灰包括机械振动和人工振打。气流反吹包括回转反吹、借助压缩空气的脉冲喷吹、气环反吹、反吹（吸）风等。目前还有一些新的清灰方式陆续现出，例如利用弹振机理清灰和利用声波辅助清灰。
参考文献
[1] 金国淼.除尘设备[M]，北京：化学工业出版社，2002，131～132.
[2] 张殿印，张学义.除尘技术手册[M]，北京：冶金工业出版社，2002，97.
[3] 陈明绍，吴光兴，张大中.除尘技术的基本理论与应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，1981，578～579.
[4] Koch H， Licht W.[J]，Chemical Engineering， 1979， 84， 80～88.
[关键词]袋式除尘器；除尘机理化；清灰
中图分类号：TQ330 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0301-01
1.袋式除尘器的产生和发展
袋式除尘器在19世纪80年代[1]开始应用于工业生产，1881年[2]奔特工厂在德国申请了《机械振打清灰方式袋式除尘器》授权专利；1930年[3]逆气流清灰法出现在工业实践中；1954年海森[4]开发的“逆喷型吹气环清灰技术”实现了袋式除尘器除尘、清灰连续操作，不仅大幅度提高了烟气处理量，同时可以保证滤袋压力稳定；之后于1957年后发明的脉冲袋式除尘器则被认为是袋式除尘技术发展史上的一个重要里程碑，它不但可以实现操作和清灰连续，保证滤袋压差趋于稳定，调高烟气处理量，更为重要的是内部无运动部件。因此滤布使用寿命更长、机械结构更简单。
自20世纪70年代以来袋式除尘器技术向大型化、自动化方向发展。欧美等国借助迅速发展的工业相继开发出了大型袋式除尘器以应用于火电、干法水泥转窑窑尾以及电炉除尘等领域，并推出单台过滤面积超过12000m2的大型袋式除尘器。但是电除尘器的使用范围还是较大，袋式除尘器约占30%市场。截至目前发达国家均已基本走完了用袋式除尘器取代或改造静电除尘器及其他种类除尘器的过程。
我国于上世纪60年代中期成功研发了第一台脉冲袋式除尘器，开始了袋式除尘器发展之路。在20世纪80年代初在袋式除尘器开始应用于火电燃煤电厂，由于当时环保对火电厂烟气排放没有要求，加上袋式除尘器整体技术水平落后且对袋式除尘器的认识及运行经验不足，相继出现了“糊袋”、“烧袋”、“清灰不灵”、“漏袋”等故障，导致袋式除尘器发展出现了停滞。国内90年代后基本上不再有电厂使用袋式除尘器作为除尘设备，严重阻碍了大型脉冲袋式除尘器在国内的进一步发展和应用，直至近十年大型脉冲袋式除尘器重新才开始发展起来，正是由于袋式除尘技术的进步以及新型过滤材料的不断涌现使得袋式除尘器在控制工业烟尘排放领域得到了越来越广泛的应用。
回转反吹袋式除尘器是美日等国于上世纪60年代开发的一种新型袋式除尘器。1962年日本首先研发成功并应用于工业生产。同时美国Carter-Day公司也相继推出了RJ、RF两个系列回转反吹袋式除尘器；随后美国Poumtail公司推出PN系列回转反吹圆袋式除尘器。
我国于1975年立项开发回转反吹扁袋除尘器，并于1979年完成回转反吹圆袋式除尘器系列化设计，现有LDB、ZC、FD、LMF等十多个系列。反吹机制与此同时也得到了新的发展。一是采用渐进式定位喷吹技术，该技术突破了传统的定速回转机构实现动态清灰的束缚。通过借助专门设计的渐进定位喷吹机构可以在传統的多级蜗轮前置槽轮拨动定位结构。这样的处理方案在很大程度上解决了内外圈滤袋清灰不匀的问题。
2、袋式除尘器的除尘机理
滤料是袋式除尘器的主体部件，其本身的孔径较大，但却能除去粒径小于1nm以下的颗粒。其除尘机理主要有以下几个方面：
（1）惯性碰撞
当含尘气流接近滤料纤维时气流将绕过纤维，而粉尘颗粒则由于惯性作用撞击到纤维上即会被捕获，处于粉尘轨迹临界线范围内的粉尘颗粒均可以到达纤维表面而被捕获。通常惯性碰撞随粉尘粒径及流速的增大而增强。
（2）筛分作用
当粉尘粒径大于滤料间空隙或沉积在滤料上的粉尘间隙时粉尘即被截留下。由于除尘器运行初期新鲜滤布空隙远大于粉尘粒径，粉尘颗粒可以通过滤料纤维的空隙阻留效果较差；但当滤料表面堆积大量粉尘后阻留作用就显著增强。
（3）拦截作用
当含尘气流接近滤料纤维时较细粉尘颗粒随气流一起绕流，若粉尘颗粒半径大于粉尘中心到纤维边缘的距离时则因与纤维接触而被拦截捕获。
（4）静电效应
通常粉尘粒子和滤料都带有电荷，两者之间遵循同性相斥、异性相吸的原理。若粉尘颗粒与滤料所带电荷相反，则有利于粉尘颗粒吸附在滤料上，从而提高除尘器除尘效率，但却存在粉尘颗粒难以清除的弊端。若粉尘颗粒与滤料带有同种电荷，情况则相反粉尘颗粒将受到排斥。因此如果存在外加电场可强化静电效应从而提高除尘器除尘效率。静电效应一般在尘粒粒径小于1μm且气流速度较低时才显现出来。
（5）重力沉降
当速度较低的含尘气流进入除尘器后粒径及密度较大的颗粒则可能由于重力作用而自然沉降下来。
（6）扩散作用
扩散作用发生在粉尘粒径粒径较小情况下。小于1μm的粉尘颗粒特别是小于0.3μm的亚微米粉尘颗粒在气体分子的撞击作用下脱离原始流线运动做着像气体分子一样作着不规则的布朗运动，如果在运动过程中与滤料纤维接触即可从气流中分离出来。这种作用通常称为扩散作用。随着气流速度的降低，滤料纤维和粉尘粒径的减小，扩散作用增强。
通常并不是上述几种机理都同时作用，起主导作用的往往是一种机理或者是2-3种机理的联合作用。根据粉尘性质、袋滤器机械结构特性及运行条件等实际情况的不同，各种机理的重要性也不相同。
2.1 滤料使用初期的除尘机理
滤料收尘初期的除尘机理对于非织造布和织造布是不同的。织造布首先是粉尘颗粒在滤料的孔洞内架桥形成粉尘处层，然后收尘率随粉尘层厚度增加而上升；而非织造布则与空气净化器相似：粉尘颗粒不仅能在滤料纤维上附着而形成粉尘初层，而且还能进入滤布内部，有内部过滤的倾向。因此我们可以认为滤料收尘的初期起主导作用的收尘机理是惯性碰撞、扩散和截留。此外静电力和重力也起到一定作用。在此期间的收尘率约为70%。
2.2 滤料正常使用期的除尘机理
含尘气体通过滤料时随着深入滤料内部其内部纤维空间逐渐减小，最终形成了附着在滤料表面的粉尘初层。袋式除尘器对粉尘颗粒的捕集主要依靠这个初层和以后逐渐堆积起来的粉尘层起作用。另有研究人士则认为粉尘颗粒穿透滤料会造成除尘率的下降，如果粉尘层有一个最合理厚度，则不仅对较大颗粒（1μm以上）而且对较小颗粒（1μm以下）都能很好的捕集效果，因此认为过滤风速越低越好。
3.袋式除尘器的清灰方式
袋式除尘器使用流程中的关键步骤是清灰再生，滤袋清灰是保证袋式除尘器连续运行的必备措施。滤袋表面积灰后必然会减少滤料的孔隙率，增加阻力。而当滤料的阻力增加到一定程度时过滤效率会有所下降。阻力增大即意味着滤料所受的压差将增大，粉尘颗粒就会从滤料最薄弱的地方通过，其数量及范围会随着阻力的增加而增大。对于动力源—风机来说其工作性能随着系统阻力的增加风量就会减小，因此当滤袋表面粉尘厚度达到一定值时必须将滤袋上的粉尘层清除到一定程度使滤袋再生，恢复设定的透气性使之可以继续工作。除尘器清灰的基本要求就是从滤料表面迅速有效、均匀地清落粉尘层，同时又能维持一定的粉尘初层厚度，并且不破坏滤袋和较少的动力消耗。清灰效果直接影响除尘器的效率、阻力、滤料使用寿命和除尘系统运行的经济效益。
根据清灰机理的不同，清灰方式通常可分为气流反吹和机械振动两大类。振动清灰包括机械振动和人工振打。气流反吹包括回转反吹、借助压缩空气的脉冲喷吹、气环反吹、反吹（吸）风等。目前还有一些新的清灰方式陆续现出，例如利用弹振机理清灰和利用声波辅助清灰。
参考文献
[1] 金国淼.除尘设备[M]，北京：化学工业出版社，2002，131～132.
[2] 张殿印，张学义.除尘技术手册[M]，北京：冶金工业出版社，2002，97.
[3] 陈明绍，吴光兴，张大中.除尘技术的基本理论与应用[M]，北京：中国建筑工业出版社，1981，578～579.
[4] Koch H， Licht W.[J]，Chemical Engineering， 1979， 84， 80～88.