洗滌塔脫除燃燒源超細(xì)顆粒的實(shí)驗(yàn)研究

更新時(shí)間：2009-03-04 10:14 來源：化工學(xué)報(bào) 作者: 閱讀：658

摘要：在填料洗滌塔中進(jìn)行了利用蒸汽相變?cè)泶龠M(jìn)燃煤和燃油超細(xì)顆粒凝結(jié)長(zhǎng)大并高效脫除的實(shí)驗(yàn)研究；采用電稱低壓沖擊器（ＥＬＰＩ）、ＳＥＭ及ＸＰＳ對(duì)兩種燃燒源細(xì)顆粒凝結(jié)洗滌前后的數(shù)濃度、粒徑分布、形貌和元素組分進(jìn)行了分析測(cè)試，考察了洗滌塔進(jìn)口氣液溫差、進(jìn)口煙氣含濕量及液氣比等對(duì)脫除效率的影響。結(jié)果表明，燃煤和燃油產(chǎn)生的超細(xì)顆粒形貌和組分具有較大的差別，燃煤超細(xì)顆粒主要為硅鋁礦物質(zhì)，而燃油超細(xì)顆粒主要為含炭物質(zhì)；在相同條件下，燃煤超細(xì)顆粒相變脫除效果優(yōu)于燃油超細(xì)顆粒；脫除效率隨洗滌塔進(jìn)口氣液溫差的增大而提高，在相同進(jìn)口氣液溫差下，增大進(jìn)口煙氣含濕量可顯著提高超細(xì)顆粒的脫除效率；液氣比的影響與填料洗滌塔內(nèi)是否存在蒸汽相變有關(guān)；通過合理調(diào)節(jié)進(jìn)口煙氣含濕量及進(jìn)口煙氣與洗滌液的溫差在填料塔內(nèi)建立微粒凝結(jié)長(zhǎng)大所需的過飽和水汽環(huán)境可有效脫除燃燒源超細(xì)顆粒。

關(guān)鍵詞：蒸汽相變；超細(xì)顆粒；洗滌塔；脫除

引　言

可吸入顆粒物是目前我國(guó)城市大氣環(huán)境的首要污染物，尤其是其中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于２．５μｍ的ＰＭ２．５污染問題十分嚴(yán)重，煤、油等燃料燃燒是引起大氣環(huán)境中ＰＭ２．５含量增加的主要原因。雖現(xiàn)有除塵裝置的除塵效率可達(dá)９９％以上，但對(duì)超細(xì)顆粒物的捕獲率仍較低，導(dǎo)致大量超細(xì)顆粒物排入大氣環(huán)境中，構(gòu)成大氣氣溶膠的主要部分［１２］，以顆粒的數(shù)量計(jì)可達(dá)到飛灰總數(shù)的９０％以上。這也是我國(guó)在大氣中總懸浮顆粒物呈逐年下降趨勢(shì)，煙塵排放總量也下降的情況下，超細(xì)顆粒物卻呈上升趨勢(shì)的原因，而環(huán)境友好的可持續(xù)能源發(fā)展是我國(guó)長(zhǎng)期的目標(biāo)，因此，控制燃燒源超細(xì)顆粒排放是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。目前，技術(shù)發(fā)展的主要途徑是在除塵設(shè)備前設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，使其通過物理或化學(xué)作用長(zhǎng)大成較大顆粒后加以脫除，聲、光、電、磁、熱、相變等各種技術(shù)對(duì)超細(xì)顆粒的長(zhǎng)大都有不同程度的促進(jìn)作用［３４］，其中，應(yīng)用蒸汽相變?cè)硎谴偈钩?xì)顆粒凝并長(zhǎng)大的重要措施。

利用蒸汽相變作為脫除超細(xì)顆粒的預(yù)調(diào)節(jié)措施已有較長(zhǎng)的研究時(shí)間。１９５１年Ｓｃｈａｕｅｒ等［５］研究得出利用蒸汽在微粒表面凝結(jié)是促進(jìn)超細(xì)微粒粒度增大最有效的措施之一。１９７４年Ｃａｌｖｅｒｔ等［６］進(jìn)行了在模擬廢氣中添加蒸汽使之達(dá)到飽和狀態(tài)，然后用篩板塔洗滌器脫除Ｆｅ２Ｏ３微粒（犱ｐ＜２μｍ）的研究，并首次提出了一種新型除塵器———流量力／冷凝洗滌器（ｆｌｕｘｆｏｒｃｅ／ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｓｃｒｕｂｂｅｒ）。１９７６年Ｙｏｓｈｉｄａ等［７］實(shí)驗(yàn)研究了香煙微粒、鄰苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）、硬脂酸、炭黑４種亞微米級(jí)顆粒在過飽和蒸汽中的長(zhǎng)大特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使是疏水性微粒在過飽和蒸汽中也能快速長(zhǎng)大，并認(rèn)為蒸汽相變是最有前途的脫除超細(xì)微粒預(yù)調(diào)節(jié)措施之一。１９９４年Ｓｕｎ等［８］進(jìn)行了應(yīng)用蒸汽相變?cè)砻摮勰喾贌龔S廢氣中亞微米級(jí)微粒的研究。但上述微粒的物理、化學(xué)特性與燃煤、燃油微粒有很大不同，且主要通過單純添加蒸汽達(dá)到實(shí)現(xiàn)蒸汽相變所需的過飽和狀態(tài)，能耗較高。相變凝結(jié)過程中，水汽以微粒表面為依托開始凝結(jié)發(fā)生相變，微粒起到凝結(jié)核的作用，其表面的物理、化學(xué)特性對(duì)核化性能及此后的凝結(jié)生長(zhǎng)具有決定性作用。本文以煤、油等燃料燃燒產(chǎn)生的含塵煙氣為對(duì)象，通過調(diào)節(jié)洗滌塔入口煙氣和水的溫差和煙氣的含濕量，使煙氣在塔內(nèi)達(dá)到過飽和，利用其在洗滌塔內(nèi)發(fā)生相變促進(jìn)超細(xì)顆粒凝結(jié)長(zhǎng)大并高效脫除，對(duì)凝結(jié)洗滌前后的微粒數(shù)濃度、粒徑分布、形貌和元素組分等物化性質(zhì)進(jìn)行了分析測(cè)試，并考察了進(jìn)口氣液溫差、進(jìn)口煙氣含濕量、液氣比等操作條件對(duì)燃燒源超細(xì)顆粒脫除效果的影響規(guī)律。

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