高空喷雾除尘

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1、1.喷雾降尘研究现状1.1国内外对除尘方法的研究现状目前，湿式降尘最广泛的是使用普通喷嘴进行水雾降尘，然而，由于水压较低，严重地影响喷雾降尘效杲，这种方法的总粉尘降尘效率仅为50%~60%,对呼吸尘的降尘效率只冇20%-30%0为捉高降尘效果，国内外相关学者研究了声波雾化喷雾、磁水喷雾、预荷电喷雾、泡沫除尘、高压喷雾等。高用喷雾技术是-种近年来在国外的许多煤矿中使用较普遍的降尘技术，但在我国只冇极少数矿井开始使用，降尘效果十分显著。降尘率高的原因是水雾粒了与尘粒的凝结效率高。在低压喷雾时，水雾粒了是通过惯性碰撞、拦截捕尘、凝并和布朗

2、扩散等综合作用来降尘的；而采用高压喷雾不但冇低压喷雾时的四种机理作用，还使水雾带有较高的正负电荷，因而显著提高了水雾单颗粒对呼吸性粉尘的捕集效率。采用高压水流作为介质，通过参数的调节，可将其携带的高能量水用于水滴的破碎，从而得到优良的雾化效果。人类认识喷雾除尘技术是从雨滴洗涤大气中的尘埃开始的，以后逐渐推广应用到控制污染物和粉尘。早在公元1946年，兰米尔就研究了大气尘粒在球状捕尘器上的碰撞，并以位流和滞流为依据成功地计算了碰撞效率。20世纪40年代屮期，Penney研制出了世界上第一台荷电水雾除尘器。迄今，美国、日木、法国、英国、

3、加拿大及前苏联等国家对此项技术均做过广泛而深入的研究。20世纪60年代Elperin提出了对喷理论并进行实验，但是直到1975年，才由俄罗斯的Lainer将一其用于除尘。但是对喷雾除尘技术的研究却是始于1976年美国学者布朗和斯考温格德提出的微细水雾捕尘理论。认为在微细水雾中，不仅存在着各种动力学现象,而且还有蒸发、凝结以及水蒸气浓度差开造成的扩散现象等，这都对微细粉尘的捕集起重要作用。美国、俄罗斯、以色列等国家就己经对微细水雾捕尘技术进行了多方血的研究，并取得了一定的成果，但当时的研究工作述不够细致，没有上升到理论层次，仅限于实验

4、和数值模拟。由于缺乏足够的理论以及尚未成功研制出各种先进的除尘方案和除尘器，使得此项技术的研究未能得到进-步的发展。70年代出现的能源危机使得喷雾除尘技术的应用逐渐得到重视。80年代以來，研究发现有的尘源属开放性粉尘无法进行密闭收集，有的物料或废气温度较高不宜采用布袋除尘，有的尘源分散不宜采用集中除尘，加Z一般的除尘方式对呼吸性粉尘捕集效率普遍较低。因此，许多发达国家于是进一步探讨研究湿式除尘技术。在除尘领域，水雾捕尘技术应用较多，但主要是用在烟气脱硫、烟气净化上。当对人类生存构成巨大威胁的呼吸性粉尘得到重视以后，利用水雾的喷雾除尘

5、技术因其除尘效率高11节能的优势得到了迅速的发展。此后,齐国针对不同的粉尘对象设计研制了各种喷雾除尘系统并开发了各种除尘设备，并将其应用于不同的系统和场所，取得了良好的效果。近儿年来，随着喷雾除尘技术的推广和应用，开始有一些学者借助新的研究手段对喷雾除尘过程进行理论及数值研究，以此加深对喷雾除尘机理的深层次认识，为优化喷雾除尘技术提供依据。C.R•麦克卡利和B.奥斯克在实验中观察到，当界面张力很大时，与水滴碰撞的尘粒没有被捕获，反而被弹开。C.S.彭伯顿经过理论分析，推导出颗粒物克服表而张力耍做的穿透功，并捉出完全进入水滴所需的最小

6、速度。在彭伯顿工作的基础上，J.E.麦克唐纳将研究扩展到接触角为0-180度的部分可润湿性颗粒物。通过对水喷淋去除煤尘的研究，S.钱德修改了克服表面张力需要做的穿透功，只有当穿透功达到一定数值后，与水滴碰撞的尘粒才能进入水滴，从而被捕获。大气飘尘经雨水洗涤并去除的过程常常会受到云中电场和电荷的影响，这样就需要研究一系列电荷对捕集效率的影响。S.N.格罗弗和K.V.比尔德提出了一个流速模型，计算出带电颗粒间的碰撞效率。H.C•王和M.B.张先后研究了静电引力对捕集效率的影响，以及静电力与惯性碰撞Z间的关系。通过试验探索及对前人工作的研

7、究，认为当颗粒物的动能大于克服表而张力要做的穿透功时，颗粒可自动进人水滴，此时，惯性碰撞是主要的捕集作用机理。而当动能小于穿透功时，尘粒与水滴之间的作用要受许多参数的控制，如流体动力学参数、尘粒与水滴的物理和化学性质等。O'Rourke建立的统计模型，如KTVA方程。该模型存在两个方面问题：一是模型基于早期的水滴碰撞试验结果，只考虑了聚合与摩擦分离两种情况，而实际的液滴碰撞结果非常复杂，远不止这两种情况;二是模型在碰撞频率计算时假定液滴离散相均匀分布,而实际喷雾场屮液相在空间存在较大的浓度分布差片，由于液滴数密度在离散液滴模型中不易

8、准确让算，从而造成碰撞频率的较人误差，这两方面的原因使得碰撞模型成为喷雾模拟中的软肋。近年來，Tennison.Post等在碰撞模型中考虑了更多的液滴碰撞结果，Schirnidt.Nordin则针对后一问题捉岀了一些冇特色的碰撞频率计