除尘器的结构和工作原理因类型不同差异显著,但核心逻辑是通过特定物理或化学作用将粉尘从气体中分离。以下按主流类型拆解其核心结构与原理:
- 滤袋(核心元件):由聚酯、芳纶、PTFE 等纤维制成的布袋(或滤布),悬挂于箱体内部,是过滤粉尘的关键(滤袋材质决定耐温、耐腐蚀性)。
- 箱体:分为 “含尘区”(进气侧,粉尘未过滤)和 “净气区”(出气侧,过滤后气体),中间由滤袋分隔。
- 清灰装置:避免滤袋表面粉尘堆积导致阻力过高,常见方式:
- 脉冲喷吹:压缩空气通过喷嘴瞬间喷向滤袋,反向气流震落粉尘;
- 机械振打:通过电机带动滤袋框架振动,抖落粉尘。
- 灰斗:位于箱体底部,收集清灰落下的粉尘,底部设排灰阀(如螺旋输送机)。
- 进出风系统:含尘气体从下部或侧面进入含尘区,净化后气体从顶部净气区排出。
- 粉尘被捕集:含尘气体进入箱体后,流经滤袋外侧(或内侧),粉尘因 “筛滤效应”(大颗粒被直接阻挡)、“惯性碰撞”(气流绕过滤袋纤维时,粉尘因惯性撞上纤维)、“扩散效应”(细粉尘因布朗运动接触纤维)被截留于滤袋表面,形成 “粉尘层”(后续可增强过滤效率)。
- 净化气体排出:净化后的气体穿过滤袋进入净气区,由出风口排出。
- 清灰再生:当滤袋阻力达到设定值(如 1500Pa),清灰装置启动,震落滤袋表面的粉尘层,粉尘落入灰斗排出,滤袋恢复过滤能力。
- 电极系统:
- 阴极线(放电电极):多为极细的金属丝(如芒刺线),接高压直流电源负极,负责电离气体。
- 阳极板(收尘电极):由平板或波纹板组成,接正极(或接地),负责吸附荷电粉尘。
(阴阳极间距通常 150-300mm,确保电场均匀)。
- 高压供电系统:提供 10-70kV 直流高压,使阴极线周围产生 “电晕放电”。
- 振打清灰装置:
- 阳极振打:定期敲击阳极板,使板上粉尘脱落;
- 阴极振打:轻敲阴极线,避免粉尘黏附影响放电。
- 壳体:密闭结构(防止漏风),多为钢结构,内衬保温层(适应高温气体)。
- 灰斗:位于壳体底部,收集振打落下的粉尘。
- 气体电离:高压电使阴极线周围形成强电场,空气被电离为正、负离子(电晕放电)。
- 粉尘荷电:含尘气体流经电场时,粉尘颗粒与离子碰撞,吸附电荷(90% 以上粉尘会荷电)。
- 荷电粉尘迁移与捕集:荷电粉尘在电场力作用下,向极性相反的阳极板移动并吸附在板面上。
- 清灰:振打装置定期工作,将阳极板上的粉尘震落至灰斗,完成粉尘分离。
- 进气管:多为切线方向接入筒体上部,使含尘气体沿筒壁旋转。
- 筒体:圆柱形,为气流旋转提供空间,直径越小,离心力越强(但处理风量降低)。
- 锥体:位于筒体下方,锥角通常 60° 左右,引导旋转气流向中心收缩,增强离心力,同时引导粉尘下落。
- 排气管:位于筒体中心(伸出顶部),直径小于筒体,用于排出净化后的气体。
- 灰斗:连接锥体底部,收集粉尘。
- 气流旋转:含尘气体从切线方向进入筒体,沿筒壁向下做螺旋运动(外旋流),产生强大离心力。
- 粉尘分离:粉尘颗粒在离心力作用下被甩向筒壁,沿壁面滑落(因重力和气流推动),经锥体进入灰斗。
- 气体净化:旋转气流到达锥体底部后,因空间缩小被迫向上旋转(内旋流),从中心排气管排出,此时气体中粗颗粒已被分离(细颗粒仍可能随气流排出,故效率较低)。
- 滤筒:核心过滤元件,由褶皱滤料(如 PTFE 覆膜聚酯)制成,呈圆柱形,过滤面积是同体积滤袋的 3-5 倍(因褶皱设计)。
- 壳体:分为上箱体(净气区)和下箱体(含尘区),滤筒垂直或水平安装于两区之间。
- 脉冲清灰系统:压缩空气通过喷吹管直接喷向滤筒顶部,反向气流清除滤筒表面粉尘(清灰更均匀)。
- 灰斗与排灰装置:同袋式除尘器,收集清灰后的粉尘。
与袋式除尘器类似,但因滤筒褶皱多、表面积大,粉尘更易被拦截(尤其 0.3-1μm 细粉尘),过滤效率可达 99.99%。清灰时脉冲气流直接作用于滤筒,避免滤袋 “局部清灰不均” 问题,适合小风量、高精度场景(如焊接烟尘、电子车间)。
以喷淋塔为例:
- 塔体:圆柱形或方形,内部设喷淋层、填料层(增强气液接触)、除雾器(去除气体中夹带的液滴)。
- 喷淋系统:由水泵、管道、喷嘴组成,向塔内喷洒水或洗涤剂(如酸碱溶液),形成液滴或液膜。
- 气液分离区:顶部设除雾器(如折流板、丝网),防止净化气体带水。
- 废水处理装置:底部设沉淀池,收集含尘废水(需处理后循环或排放)。
- 粉尘湿润:含尘气体从塔底进入,与喷淋系统喷出的液滴(或填料表面的液膜)接触,粉尘被水湿润、黏附(尤其粘性或可溶性粉尘)。
- 粉尘凝聚:小颗粒粉尘因液滴碰撞凝聚成大颗粒,随液体下落至塔底。
- 气体净化:净化后的气体经除雾器去除夹带的液滴,从塔顶排出;含尘废水进入沉淀池处理。
不同除尘器的结构设计均围绕其核心原理:袋式 / 滤筒靠 “过滤材料拦截”,电除尘靠 “静电吸附”,旋风靠 “离心力分离”,湿式靠 “气液接触捕捉”。结构中的核心部件(如滤袋、电极、筒体、喷嘴)直接决定分离效率,而清灰 / 排灰系统则保障设备长期稳定运行。选择时需结合粉尘特性(粒径、温度、腐蚀性等)匹配结构与原理,实现高效净化。