在建材、钢铁、化工等行业的生产中，会产生高湿、高粘附性粉尘。用传统的布袋除尘器和电除尘器对这类粉尘进行收集，粉尘易粘附在滤布或极板上出现“糊袋”、“板结”现象，从而引起布袋除尘器滤袋清灰困难、电除尘器极板难以清理，除尘器工作周期短，除尘效率低等问题。如何提高现有除尘设备对高湿、高粘附性粉尘的除尘效率和收尘效果是亟待解决的技术问题。对喷流除尘技术恰好可以利用这类粉尘自身粘附性强、极易团聚的特性将其有效收集，为这类粉尘的收集提供了一种新方法，可以解决目前干法处理这类粉尘遇到的难题。

　　目前对喷流除尘技术的研究尚不深入，多是一些经验性的总结。本研究重点探讨对喷流技术的除尘机理，希望能促进对喷流除尘技术在国内的发展。1对喷流除尘机理分析对喷流除尘过程包括粉尘颗粒的碰撞、团聚和沉降过程。

　　11粉尘颗粒的团聚不考虑化学粘合力，颗粒的粘附力从微观上可分为3种类型：分子力（范德瓦尔斯力）、毛细粘附力和静电力（库仑力）。颗粒的团聚主要依靠毛细粘附力。当气体介质的湿度达到一定程度时，粒子表面开始凝结一层液膜，液体分子与固体分子相互作用，使液膜附着在粒子或器壁上。当两粒子表面之间或粒子与器壁表面之间的液膜相互接触时，液体的表面张力就会形成“液桥”，将两粘附体“拉”

　　在一起（见）。这种依靠液膜的表面张力产生的粘附力，称为毛细粘附力。与分子力和库仑力相比，毛细粘附力的作用和影响更大。

　　1-固-液分子力；2-液-液分子力作用于直径相同的两球之间的毛细粘附力Fw可近似用下式计算：由于高湿、（高粘附性粉尘颗粒间毛细粘附力的存在，颗粒在自然状态下就会团聚。而物料在对喷流中被气流加速，会形成流态化团聚，团聚的效果根据颗粒的物理性质及外表面特性的不同而有所不同。对球形颗粒，颗粒越小、表面积越大，则颗粒粘性越大，团聚结合得就越紧。

　　12粉尘颗粒的碰撞、沉降如所示：在对喷流中，两股含尘气流同轴相向运动，在撞击面上碰撞，空气流速度消失。来自右侧的加速颗粒（来自左侧的加速颗粒情况与之相反）从位置1开始，在来自左侧的空气-颗粒流作用下碰撞团聚并减速向左运动，直到水平速度衰减为0（位置2），然后在来自左侧的空气-颗粒流的推动下反向加速向撞击面方向运动，到达撞击面后又在来自右侧的空气-颗粒流作用下进一步碰撞团聚并继续经历减速运动到达位置3经过多次这样的减幅振荡运动和不断团聚，粉尘颗粒最后失去水平速度，并离开撞击区进入沉降室而被除去（位置4）。此外，有些颗粒会直接离开撞击区进入沉降室（位置5）。

　　对喷流除尘工作原理示意从可以看出，与其它除尘方法相比，对喷流除尘具有设备结构简单、压力损失小和动力消耗低等优点，有着很大的应用潜力。

　　2对喷流除尘过程中颗粒运动的数值模拟由于粉尘颗粒在运动中受重力、离心力、浮力和阻力等多种力的作用，使粉尘颗粒在对喷流除尘器中的运动变得复杂。如：流体的阻力使颗粒的动能不断被损耗，引起颗粒减幅振荡；重力的作用使颗粒有跌落离开撞击流场的倾向。要描述以上复杂问题，对实际应用的意义不大。因此可对粉尘颗粒做如下假设：颗粒在撞击区中为轴对称水平流动，可认为是一维运动；颗粒与气体的体积比很小；忽略颗粒的重力作用和雾化水质量。

　　21除尘器结构模型及网格划分本研究主要模拟水平式对喷流除尘器内部的流场特性和粉尘颗粒的运动轨迹。由于目前并没有针对对喷流除尘器设计的指导性参数，因此本模拟采用的除尘器结构模型是根据经验参数设计的。如所示，模型主要包括700mmx 700mm对喷腔，高300mm上箱体，高300mm下箱体，￠60mm喷嘴，出风口，小80mm出灰口。

　　采用Gambit建立网格模型。为保证模拟精度，采用混合网格技术，即在对喷腔和两喷嘴及其附近区域采用以四面体为基本单元的结构化网格，在出口及上、下箱体采用以四面体为基本单元的非结构化网格，并对网格的非均匀性进行了分析。网格如所示，其坐标系原点位于模型中心。

　　22数值模型及边界条件本研究模拟实际运行工况条件下由经验参数确定的对喷流除尘器对硫酸铵和硝酸铵混合粉尘的处理过程，得出对喷流除尘器内部的流场特性和粉尘颗粒的运动及沉降规律。

　　采用有限容积法控制偏微分方程的离散，并按对喷流除尘器网格模型二阶迎风格式用SMPLEC算法求解。采用标准k-e紊流模型模拟连续相一气体的流动；采用FUUENT6 2中的Eulerian多相流模型模拟粉尘颗粒在连续相中的运动轨迹和沉积过程。

　　假设含尘气流中的粉尘颗粒是球形的，则粉尘颗粒的力平衡方程为在连续相的动量方程中引入源项F来计算连续相与粉尘颗粒之间的动量交换：F乙有粉尘颗粒。

　　为均匀速度进口边界条件，喷嘴气流速度为25m/S出口为压力出口边界条件，压力取值为-1 000Pa壁面为无相对滑移边界条件，进口含尘浓度取06kg/m3，固体壁面取为弹性反射条件。

　　23模拟结果及分析231粉尘颗粒的运动轨迹是含尘气流在对喷流除尘器内部的运动轨迹。两股含尘气流由喷嘴喷出后，在对喷腔的中心撞击面上相互碰撞，在两相密度相差很大的气固两相流中，颗粒因受惯性力可以从一股流体渗入到对面的另一股反向流体中，并因反向流体的摩擦阻力而减速，到达零速度后又被该反向流体反向加速向撞击面上流动，随后渗入原来的流体。如此来回减幅振荡若干次后，颗粒的水平向速度会逐渐减小直至消失，然后改为垂直向流动，被撞击后速度方向转换为垂直向的气流带出撞击区，如所示。

　　0面上气体相和颗粒相的速度矢量32颗粒浓度的分布规律0竖直面和z0水平面上的粉尘颗粒浓度分布如所示，两喷嘴中心连线上粉尘颗粒体积分数的变化情况如所示。中横坐标x表示两喷嘴中心连线上某点至连线中点的距离，x 0处为两喷嘴连线的中点，x-200mm和x200mm处为喷嘴出口，纵坐标表示颗粒相对于气体的体积比U卩颗粒的体积分数。

　　由和可知，在对喷流除尘过程中，粉尘颗粒会在对喷腔的中心形成一撞击区域，在这个区域的颗粒浓度要明显高于周围其它地方。由还可以进一步看出，该撞击区域粉尘颗粒的浓度是周围的5~ 6倍，且两喷嘴中心连线上的粉尘颗粒浓度变化呈近似的正态分布。

　　LaeP等指出，粉尘颗粒会在对喷流除尘器喷腔的中心处形成颗粒浓度最高的撞击区域。Berman等通过理论分析，得出撞击中心的浓度是周围的5~7倍的结论。俄罗斯的瓦―土等采用放射性标记方法，在离撞击面不同距离处根据放射性强度对颗粒示踪，结果发现颗粒的最大浓度分布集中在射流轴线上，且随着离撞击面距离和空气速度的增大，径向浓度梯度迅速增大；此外还观察到颗粒会在撞击区来回振荡5~8次，撞击区的颗粒浓度比周围的颗粒浓度要高5~ 7倍，最高可达28倍。本研究的模拟结果与这些前人的研究结果相吻合。

　　粉尘颗粒在撞击区的来回振荡增加了颗粒在撞击区的停留时间，从而使撞击区成为高浓度区。这可增大颗粒相互碰撞的几率，强化粉尘颗粒之间的团聚效应，有助于提高除尘效率。

　　233粉尘颗粒的沉积规律2软件模拟的对喷流除尘器下箱体中物料沉积量随计算步长T的变化情况。由图可见，随计算步长的延长，不断有粉尘颗粒在撞击区碰撞、振荡、团聚，相应地，因团聚而沉积于下箱体中的物料量也越来越多。这说明用FLUENTS 2的Eulerian多相流模型来模拟对喷流除尘器中颗粒的沉积过程是可行的。

　　下箱体中物料沉积量随计算步长T的变化3结论对喷流除尘利用粉尘颗粒的碰撞、团聚、沉降过程来达到除尘目的。

　　对喷流除尘过程中，两股相向运动的含尘气流相互碰撞，使粉尘颗粒在撞击区来回振荡，形成高浓度区，从而增大了颗粒间团聚的机率，强化了粉尘的团聚效应，有助于提高除尘效率。

　　对于大型的除尘系统，可利用对喷流除尘器的低能耗、低阻力特性将其置于系统前端作为预处理设备，以减少整个系统的阻力和能耗；对于小型的除尘系统，由于对喷流除尘器本身的除尘效率也比较高，可以将其直接用于终端处理。