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新型高效的颗粒床除尘技术
作者:管理员    发布于:2017-08-23 14:08:14    文字:【】【】【

  伴随现代工业的发展带来的对车间空气和周围大气的污染,粉尘是主要的污染物之一。为了防止粉尘的危害,各国都制定了工作区的粉尘卫生标准和粉尘排放标准。近年来由于这些标准愈益提高,促进了工业通风除尘技术的迅速发展,出现了许多高性能的通风除尘设备,特别是各类除尘器,如金属除尘器、陶瓷除尘器等112.工业除尘器的发展有一百多年的历史。早期的除尘器主要用于回收物料,因而除尘效率不高或中等。二十世纪六十年代末以来,环境保护的要求日益严格,各国都制定了粉尘排放标准,从而促进了除尘设备的发展。我国对空气污染物总悬浮微粒的浓度一级标准限值为0.15mg/m3(日平均)。因此,为了达到环保和节省能源的目的,我们致力于开发能适用于高温状态的固体颗粒床除尘器。

  颗粒层过滤除尘器是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒组成过滤层,实现对含尘气体的过滤,具有耐高温、持久性好等特点。其主要的过滤机理如所示。

  过滤可以定义为借助于多孔介质将气溶胶粒子从气流中分离出来的过程。用纤维层(滤布、滤纸、金属纸、袋式除尘器等)、颗粒层(矿渣、石英砂、活性炭粒等)或液滴对气体进行净化都属于同样的过滤机理。过滤方法对微细粒子有较高的捕集效率,所以,其应用非常广泛,它是目前烟尘净化的主要方法之一。

  气体中的粒子往往比过滤层中的空隙要小得多,因此通过筛滤效应收集粒子的作用是有限的。尘粒之所以能从气流中分离出来,主要是拦截、惯性、碰撞和扩散效应。其次还有静电力、重力和热泳力作用等。如所示,分析过滤机理时,需知道绕捕集体流动的介质的流场。通常按两种情况考虑,粘性流和势流。现实的过滤中,粘性流假设往往更接近实际。

  当含尘流体流经颗粒层过滤器时,流线发生偏折,此时,较大的含尘粒由于惯性作用偏离流线撞到捕集体上,称为“惯性碰撞”效应。同时,有些细尘粒则仍然随流线而运动,若此时尘粒的半径大于流线到过滤介质颗粒表面的距离时,尘粒会被"直接拦截".更细微的尘粒虽远离捕集体,但在“布朗扩散”作用下,也可能撞到过滤介质颗粒。若有外力场存在时,尘粒还会因“重力沉降”、“静电吸引”等作用而沉积。此外,还有“热迁移”、“伦敦-范德华引力沉积”等效应。但后两种作用力较小,可以忽略。具体的作用机理如下。

  含尘气体进入颗粒层除尘器时,颗粒大、比重大的粉尘,在重力作用下沉降下来,从而与流线偏离,被介质颗粒捕集。这和沉降室的作用完全相同。

  气流通过滤料时,由于颗粒层的流通孔隙曲折,使得周围流线弯曲。较大尘粒在惯性作用下,不能沿弯曲的流线运动,被抛射到捕集体上而发生沉积。随着尘粒尺寸的增加及流体速度的增加,惯性捕集机理也随之增加。

  当粉尘的颗粒直径较滤料的孔隙或滤料上粉尘间的间隙大时,粉尘在气流通过时即被阻留下来,此即称为筛滤作用。当孔隙率越小、介质颗粒直径越小,尘粒直径越大时,直接拦截捕集作用越大。当滤料上积存粉尘增多时,这种作用就比较显著起来。

  以下,随气流运动,非常接近于气流流线,能绕过孔隙。它们在受到作热运动即布朗运动的气体分子的碰撞之后,便改变了原来的运动方向,这就增加了粉尘与孔隙的接触机会,使得粉尘能够被捕获。当滤料纤维直径越细,孔隙率越小、其捕获率就越高,所以越有利于除尘。

  颗粒层过滤器是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒组成过滤层,实现对气体的过滤,具有耐高温、持久性好等优点。按床层形式,可以为固定床、流化床和移动床。固定床除尘效率较高,但必须间歇运行,过滤的气体量较小;流化床处理气体的流量较大,可连续运行,但除尘效率较低移动床兼顾了二者的优点,即可连续运行,又能保证较高的过滤效率。移动床颗粒层过滤系统包括移动床颗粒层过滤器本体和气力清灰系统或其它形式的清灰系统,这一系统可统称为移动床颗粒层过滤器或移动颗粒层过滤器。

  颗粒层除尘器最初出现在70年代后期和80年代初期,当时的使用压力较低,使用温度为8506左右,除尘效率在99%以上。移动颗粒层过滤器通过颗粒滤料向下移动以达到更新滤料的目的,因此,这种过滤器一般采用垂直床层。根据气流方向和颗粒移动方向可分为平行流式和交叉流式。目前国内采用较多的是交叉流式。交叉流式移动床颗粒层除尘器是一种较早出现的移动床除尘器。它采用在筛网或百叶窗的夹持下的定厚度垂直滤层,颗粒滤料因重力会缓慢向下运动。

  料层可制成平板式,也可制成筒状,气流由筒内通过滤层流向筒外,或相反地,先外筒后内筒流动。这种颗粒层除尘器的优点是结构简单、实用,能连续运行。

  1957年,德国开始采用振动清灰的MB型颗粒层除尘器,以后又不断进行改进,近年来对颗粒层除尘的机理和:正吹流程为:关闭阀门V2,V3,打开阀门V,V4,模拟二次精除尘的条件,将筛分好的高炉粉尘颗粒直径<50!m),调节好入尘量和风量,按二次除尘入尘浓度5~10g/m3%,将多灰介质从阀门V吹入流化床内,带尘的空气通过放在布风板上的过滤介质(在此过滤介质用直径适当的沙子得到过滤,粉尘留在过滤介质试验系统图SAM-粉尘自动测量仪;COLLECTOR-粉尘收集器;MP1,MP2-热球风速仪P1,P2-毕托管中,经过过滤的烟气通过阀门V4逸出,在阀门V4后的管道中预留一测量口,通过使用应用30!H型毕托管平行自动烟尘等速采样仪测量出口烟气的含尘浓度。

  根据入口气体的含尘浓度以及出口气体的含尘浓度,按以下公式可计算出除尘效率:漏C出出口含尘浓度,g/m3C入入口含尘浓度,g/m3反吹流程为:关闭阀门V1、V4,打开阀门V2、V3,在如所示位置用鼓风机B2反吹,将留在过滤介质吹到近流化状态,过滤介质中的风尘吹起带走,通过管道,在阀门V2处装个粉尘收集器(布袋),收集反吹出来的粉尘。

  试验结果表明,新开发的颗粒床除尘器具有除尘效率高,除尘介质廉价,压降低的特点,比较适合在高温烟气中的应用。

  由于颗粒层过滤器具有效率高、投资低、适用于处理高温和腐蚀性气体、滤料价廉易得等优点,具有较好的应用前景,典型的应用范围就是高温燃气的除尘。通过设计上的改进,颗粒层过滤器还可以与烟气脱硫相结合,从而拓展自身的性能。RTI正在开发既能除尘,又能收集其它有害物质如金属氧化物,卤化物,NH3(硫除外)的化学活性除尘材料,该研究可分为3个方面:;合成泥基材料,该材料在除尘的同时兼脱除气流中的碱及痕量金属氧化物;2丨合成钠化合物材料,用它来除尘兼脱除化物及非金属氧化物;3丨合成镍基材料,用它来除尘兼做氨分解的催化剂。关于泥基材料他们已取得了一些进展,合成的几个泥基材料目前正在TGA上做动力学评价试验。

  固体颗粒床除尘器用耐高温的颗粒介质作为滤料,以达到净化气体的目的。具有耐高温、抗冲击,抗磨损、耐腐蚀、除尘效率高、性能稳定及过滤介质费用低等特点。

脚注信息
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