空气过滤中气体流速对滤饼的影响.docx

1、第31卷第9期2008年9月EnvironmentalScience&TechnologyVol.31No.9Sep.2008空气过滤中气体流速对滤饼的影响丁建东2,唱鹤鸣2,石健2,沈恒根I(1.东华大学环境科学与工程学院，上海2000511;2.南通大学化学化工学院.江苏南通226007)摘要:研究r过滤风速对波饼空隙率的影响.同时研究了反吹风速与滤饼残余阻力的关系,并进一步探讨了滤饼与滤料附看力的计算一靖果表明:过波速度的用加会导致滤饼层阻力增加和空隙率的减少.过滤速度的增加会等致滤饼层残余阻力的增加，利用反吹风速与压力损失的变化关系.可以估算得到粉尘与滤料的附着力。关键词:空气

2、过滤；滤饼；压力损失：波饼空隙率中图分类-：X131.1文献标志码:A文章编号:1003-6504(2()08)09-0014-02InfluenceofGasVelocityonDustCakeduringFiltrationDINGJian-dong'2,CHANGHe-ming2,SHIJian2,SHENHeng-gen1(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai2000511,China；2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,Na

3、ntongUniversity.Nantong226007,China)Abstract：Influenceofgasvelocityondustcakeduringfiltrationaswellasrelationsofreverseflowandresidualpressurewasinvestigatedexperimentally.Cake/filteradhesionforcewasalsodiscussed.Resultsshowedthatporosityofdustcakedeceasedandpressdropofcakeincreasedwithvelocityoffil

4、trationincreased.Pressuredropoflestcakeincreasedwithvelocityoffiltrationincreased.Cake/filteradhesionforcewasestimatedbyusingrelationofpressuredropandgasvelocityofreverseflow.Keywords：gascleaning；dustcake;pressuredrop；cakeporosity引风机汽今社会工业生产的&速发展，在给人们带来许多方便的同时，也带来了严重的环境问题。空气中含有大量的有害气体和微细粒子，对人类的呼

5、吸系统、免疫功能、心血管系统和中枢神经系统等造成了严重的危害1闩。减少空气中微细粒子的排放对于保护环境、保障人们的身心健康是至关重要的。袋式除尘器是治理大气污染的高效除尘设备之一。袋式除尘器的最大优点就是除尘效率高，粉尘排放浓度町达到lOmg/Nn?以下，甚至更低I。袋式除尘器主要是通过纤维滤料对含尘气体进行过滤，而净化气体。粉尘在沉积在滤料上形成滤饼，由于滤饼的形成，而使压力损失增加，当压力损失达到一定的值时，就要进行清灰，以便使过滤能继续进行。这就要求对滤饼的结构，滤饼与滤料的附着力进行研究，以使达到最佳过滤效率和最低的压力损失。另一方面，对于滤饼的结构，滤饼与滤料的附着力的研究，可以使清

6、灰操作更右效更经济。避免过度清灰造成对滤料的损害，延长滤料的使用寿命。1实验装置与操作实验情况:采用石灰石粉体作试验粉尘，其*均粒径为22pm,密度为2730kg/m发尘器的发尘量为l()g/m调节气体流量使达到相应的过滤速度，每1分钟记录压力损失。本实验所采用的过滤材料是玻纤为基布的聚苯硫醮毡，过滤面积为0.0225m2,其对上述石灰石粉尘的过滤效率为100%。在反吹风实验中,调节反吹气体流速，使其速度达到相应的值，记录压力损失。发尘器测"罕6滤料图1实验装置图Fig.lDiagramoftheexperimentalequipment2结果与讨论收稿日期:2007-04-03;修

7、回2007-11-20基金项目：南通巾科技局基金项0(25011);江苏省商校fl然科学研究计划项H(O5KJD43O163)作者简介:丁建东(197O-),男.讲师.博土研究生.从*空气中化和过泌技术研究.(手机)013813723011(电子后箱)dinR.jd丁建东，等空气过滤中气体流速对滤饼的影响153000250020002.1过滤图2为四个不同过滤风速条件下，滤饼层质址与压力损失的关系。图2中表明在过滤过程中压力损失随着滤饼层厚度的增加而上升，另-方面对于相同的粉尘量，由于过滤速度的不同,压力损失随着过滤速度的上升而上升。这是由于过滤速度增大，使形成的滤饼层更加致密，空隙率减少，从

8、而使压力损失增加。匕=0.044nVsr0.059m/s>；-0.067m/sV,0074m/s15001000500345678910II图2滤耕质咏与火力损失之间的关系Fig.2I'hcrelationofpressuredropandthemassofdustcakeduringfiltering过滤器的压力损失诃用达西公式表示为：P=KVf+K2VfW(1)其中32分别为过滤器和粉尘层的阻力系数；V/为过滤速度;W为粉尘质最。也就是说，其中的粉尘层的阻力系数吊2随着过滤速度的上升而增大。2.2空隙率从图2中还可以看出，对于相同的粉尘信，由于过滤速度的上升，过滤器的压力损失

9、也逐渐增加，主要是由于滤饼层被压缩导致滤饼层空隙率诚少。滤饼的空隙率是滤饼结构的一个非常重要的参数,它与过滤器的压力损失和清灰的难易有着密切的关系。由于滤饼层的脆弱，很难对其进行实验测量。Aguiar和Coury提出了一个对空隙率的估算公式叫AP_=150£1£)!_,/xvz+L7511r£l,P<v/(2)式中为滤饼层厚度;，为粉尘的直径;p,为含尘气体密度栏为含尘汽体粘度;；为滤饼层空隙率;七为过滤速度。当滤料的捕集效率很高，此时沉积在滤料上的滤饼层质量为：W=LApp(I)(3)式中：W为滤饼层质ltt;A为滤料的过滤面积;Pp为粉尘粒子的密度。这样

10、由上述(2)、(3),得到里=住*房给+互'.务盆(4)tApdp2c3Appdp通过在实验条件下,测定滤料压力损失与时间的关系,用方程(4)可以估算出滤饼层的空隙率大小。2.3粉尘层阻力系数由于(4)式中右边第二项的值很小，可以忽略，此时，与(1)式比较有，滤饼层阻力系数：150£1-1._a(5)另外滤饼阻力系数的实验计算可以为叫_AP.A(g通过测定不同时间滤料E滤饼层的质量与压力损失，根据式(5).(6)就可估算出滤饼层的空隙率大小。结果列于表lo表1空隙率计算结果Table1Theresultsofcakeporosity过滤速度v,(m/s)0.0440.0590

11、.0670.074kXx10*S-')5.307.588.6()9.81空隙率&0.300.270.260.252.4反吹清灰从图3中可以看出，随着反吹风速的增大，反吹阻力也增大。这时的压力损失主要是由于过滤器的阻力和残余粉尘层的阻力所导致。阻力与反吹风速度呈线性相关，其斜率等于过滤器的阻力系数，其截距表示滤饼层的残余阻力。过滤时过滤速度较大的，其残余阻力也较大，说明其清灰的难度程度与过滤速度呈现一定的相关性。研究这个关系对提高过滤材料的寿命有着重要的意义。因为过大的过滤速度不仅导致较高的压力损失，还导致清灰变得更加困难，从而增加设备的运行成本,减低过滤材料的使用寿命。匕-0.

12、044m/s350300250200)50100实淼依线性拟合实凝值税件拟合匕=0059m/s£宓变5凹-0067m/s350300250200150)00实会值线性拟合匕=0074m/s46810120<|_''>-02468101250'02468101250I一''一'一'一'一024681012反吹风速而min反吹风速，mmin反吹风速,m,min反I吹风速Simin陶3反吹风速与压力损失之间的关系Fig.3Therelationshipofpressuredropandgasvelocityofre

13、verseflow(下转第32页)2.5粉尘层附着力的估算32第31卷nutrientremovalfromsalinewastewaterinasequencingbatchreactorJ.EnzymeandMicrobialTechnology,2004,(34):313-318.2DanNP.Comparativeevaluationofyeastandbacterialtrcatmentofhighsalinitywastewaterbasedonbiokincticcoefficients.BiorcsourccTechnology.2003,87(1)：51-56.31何健，洪清

14、，李顺鹏，等.耐盐降解苯乙酸类菌株Al(ArthrobacterspaAl)的分离和特性研究J.环境学报,2002,22(3):374-378.41金建云.李芳，林开春.高效油脂降解菌的筛选及其降解影响因素的初步研究UL华中农业大学学报，2006,25(4)：400-403.51李艳红.高盐度石油开采废水的处理研究D.桂林:桂林工学院硕士论文,2(X)5.61魏呐，王详河,李风凯，等.复合高效微生物处理高含盐石油开采废水UL城市环境与城市生态,2003,16(6):1()-12.(71侯树宇，张清敏,余海晨，等.多环芳烧花高效降解菌的筛选及其降解性能的研究J.南开大学学报(自然科学版),200

15、6,39(2):71-74.(8徐利娜，孙清，葛竟峰，等.降解生物质气化焦油废水菌种的分离筛选J.可再生能源,2(X)6,5(129):19-21.9唐玉斌，毛莉，吕锡武，等.一株患:降菌的分离鉴定及降解特性研究UL环境科学与技术,2007,30:11-13.(上接第15页)在清灰过程中，由于粉尘层与滤料的附着力，使部分粉尘残留在滤料上,在一定范围内，其附着力可由估算出气式中:AP为反吹时滤料的压力损失;"为反吹风速为残余压力损失，表示粉尘在滤料层上单位面积的附着力。另外根据文献8团聚的球形粒子间的断裂强度为：o-；=().0461(7)£dP*式中:H是Hamaker常数

16、，对于-般材料其平均值为8X10-R；。是粉尘层粒子间的距离。粒子与滤料间的附着力比粒子间的附着力要强。粉尘层从滤料上脱落是由于粒子间团聚的破裂，残留在滤料上的粒子成单层吸附。此时粒子间断裂强度可认为等于粒子在滤料上单位面积的附若力。本实验得到的粉尘在滤料上的附着力以及计算得到的粒子间距离列于表2。表2附着力与粒子间距的计算结果Table2Hieresultsofadhesionforceanddistancebetweenpartides过滤速度(m/s)空隙率£单位面积的附若力AP<(N/m。粒子间距离0(10F)0.0440.3063.452.4«0.0590.

17、2784.682.310.0670.2693.822.250.0740.25102.692.21由此估算得到的粒子间距离为2.4Bxl0%2.2lx1(广m,这个距离与实际相符合。一般团聚粒子间的距离为4xlO-10和4x10之间圈。表明这种估算粒子与滤料间的附着力是合理的。3结论(1) 过滤速度的增加会导致滤饼层阻力系数的增加和空隙率的减少。(2) 过滤速度的增加会导致滤饼层残余阻力的增加，导致不完全清灰。(3) 利用反吹风速与压力损失的变化关系，可以估算得到粉尘与滤料的附着力。参考文献1 BJTurpin,PSaxena,EAndrews.Measuringandsimulatingpar

18、ticulateorganicsintheatmosphere:problemsandprospectsJ.AtmosphericEnvironment,2000,34:2983-3013.2 范柏祥，孙熙，,王金波.可吸入细颗粒物的治理J.中国环保产业,2003(3):31-33.FanBo-xiang,SunXi,WangJin-bo.ControlandpreventionofabsoqjtivefineparticulatcsJ.ChinaEnvironmentalProtectionIndustry,2OO3(3)：31-33.(inChinese)陈隆枢.从除尘技术的发展看袋式除尘滤料J.产业用纺织品,2()02(10):25-28.ChengLong-shu.BagfiltermediabasedondevelopmentofdustcollectiontechnologyJ).TechnicalTextiles,2002(10)：25-28.(inChinese)赵毅，王志轩,马双忱，等.袋式除生器在燃煤电厂的应用与前景J.华北电力大学学报.2003(6):90-93.ZhaoYi,WangZh