润湿剂对水力喷射空气旋流器湿法除尘效果的影响

润湿剂对水力喷射空气旋流器湿法除尘效果的影响

近年来，中国连续的雾雨气候给人们带来了灰尘污染，尤其是当空气动力学直径小于2.5m时的细颗粒（pm）。传统的除尘设备主要有重力除尘器、静电除尘器、袋式除尘器和旋风分离器等,但由于PM前期研究表明:虽然水力喷射空气旋流器在除尘方面取得了良好效果,但对1.8μm以下的细颗粒物脱除效果较差1实验部分1.1球磨处理后粒径分布的测定本实验采用的模拟细粒物粉煤灰取自重庆合川某燃煤电厂。实验前将粉煤灰样品放入105℃的烘箱中干燥12h以上,在干燥器中冷却至室温后采用行星式球磨机(QM-3SP4型,南京大学仪器厂)进行球磨处理2h,混匀后贮存备用,并采用Bettersize2000激光粒度分布仪(丹东市百特仪器有限公司)对样品的粒径分布进行测量,结果如表1所示。处理后的模拟细颗粒物样品中位径D1.2实验设备参照前期WSA的结构优化结果1.3将其与大量固液剂混合实验前,首先称取50g的经过球磨后的粉煤灰样品(粒径分布如表1所示),将其加入至流化床粉尘发生器中,关闭粉尘发生器进出口阀门。在贮液槽中加入5.5L自来水,并称取一定量不同润湿剂,将其与少量自来水混合后也加入至贮液槽内。开启风机与循环水泵,将液相射流速度(u1.4除尘器率的测量除尘率是衡量WSA除尘性能最重要的技术指标,本工作采用测量WSA中粉尘的进出总质量来计算其除尘率,其计算公式如式(1)所示。式中:R为除尘总效率(%);m其中:m2结果与讨论2.1磺酰胺酸、吐温80、曲拉通x-100润湿剂为了探索润湿剂对水的表面张力的影响,研究了不同质量分数下的7种不同种类润湿剂溶液表面张力的变化规律,结果如图2所示。从图2中可知:实验选择的7种润湿剂溶液的表面张力都随润湿剂质量浓度的增大而减小,其中十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、吐温80、曲拉通X-100这4种润湿剂润湿效果明显优于司班、聚乙二醇、聚乙二醇4000。且这7种润湿剂均存在较优的质量分数为0.01%。当润湿剂浓度由0增大至0.01%时,润湿剂溶液的表面张力均出现了明显下降,尤其是前4种润湿剂在质量分数为0.01%时,可使水的表面张力从72.15mN/m降低至30mN/m以下,大幅度提高润湿剂溶液对细颗粒物的润湿性;但当润湿剂溶液的质量分数继续由0.01%增大至0.08%时,润湿剂溶液的表面张力降低趋于平缓,降低的幅度较小,这可能是由于润湿剂分子在溶液表面形成了界面吸附层,达到了界面饱和。考虑到润湿剂润湿效果,本文选择润湿性较好的十二烷基硫酸钠、曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸钠、吐温80这4种润湿剂进行后续除尘实验。2.2润湿剂的影响实验选取了4种润湿性能较好的表面活性剂,分别为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、曲拉通x-100、吐温80,研究添加润湿剂对水力喷射空气旋流器捕集粉煤灰的影响。实验控制进口气速u2.2.1sds浓度对粉煤灰细颗粒物脱除率的影响润湿剂SDS对粉煤灰细颗粒物在WSA中捕集脱除的影响结果,如图3(a)所示,图中虚线表示不添加润湿剂时,粉煤灰细颗粒物在WSA中的捕集脱除效率为99.21%。由图可知:当润湿剂SDS加入的质量分数由0增大至0.010%时,粉煤灰细颗粒物的脱除率呈逐渐增大趋势,并在质量分数为0.010%时达到最大值99.45%。这与图3所示的表面张力结果一致,当SDS的加入量逐渐增大时,SDS溶液的表面张力持续降低,溶液润湿效果增加,湿法除尘率也逐渐提高;而当继续增大SDS浓度由0.010%至0.017%时,粉煤灰细颗粒物的脱除率反而降低,在0.017%浓度时,粉尘去除率甚至低于不加润湿剂时。这主要是因为当SDS质量分数至0.010%以上时,溶液表面张力减小的幅度很小,溶液润湿性无明显增加,且实验过程中观察到SDS质量分数增加到0.010%以上时,体系中会产生大量的泡沫,导致处理系统的废水射流流速由1.66m/s降低至1.20m/s,这会导气液两相作用程度降低,粉尘去除率降低2.2.2曲拉通x-100不加润湿剂润湿剂曲拉通X-100对粉煤灰细颗粒物在WSA中湿法捕集脱除的影响规律结果如图3(b)所示。由图可知:当曲拉通X-100加入量由0增大至0.001%时,粉煤灰去除率迅速由99.20%增大至99.42%,而当继续增大其值为0.011%时,粉尘去除率几乎没有增加,但继续增大曲拉通X-100质量分数为0.013%时,粉尘去除率又增大至99.57%,再继续增大曲拉通X-100浓度为0.017%时,粉尘去除率出现降低,但高于不加润湿剂值。这表明:曲拉通X-100的润湿效果明显。这是由于非离子表面活性剂在水中不会电离产生电荷,同时非离子表面活性剂容易吸附在固体颗粒的表面,可以降低固体颗粒与液体之间的表面张力,去除率最高达99.57%,但过高的曲拉通X-100浓度反而降低除尘率。2.2.3润湿剂质量分数对粉煤灰细颗粒物去除率的影响润湿剂SDBS对粉煤灰细颗粒物在WSA中湿法捕集脱除的影响规律结果如图3(c)所示。由图可知:当润湿剂SDBS加入的质量分数由0增大至0.010%时,粉煤灰细颗粒物的去除率出现逐渐增大趋势,并在SDBS的质量分数为0.010%时,粉尘去除率达到最大值99.73%,继续增大润湿剂的质量浓度为0.017%时,粉尘去除率几乎保持不变。这一结果与颜金培2.2.4吐温80用量对粉煤灰细颗粒物去除率的影响见表1润湿剂吐温80对粉煤灰细颗粒物在WSA中湿法捕集脱除的影响规律结果如图3(d)所示。由图可知:当润湿剂吐温80加入的质量分数由0增大至0.001%时,粉煤灰细颗粒物的略有增大;当其继续由0.001%增大至0.013%时,吐温80加入量对粉尘去除率几乎没有影响;但当继续增大吐温80的质量分数至0.017%时,粉尘去除率出现显著增大,去除率达99.55%。这也可能是因为相对于其他3种润湿剂,吐温80的润湿效果较差,因为需要较大的浓度才能达到较好的润湿效果,除尘率才会出现显著提高。2.3细颗粒采集前后的粒径分布规律进口气流u研究结果表明:WSA尾气管中的粉煤灰细颗粒平均浓度为14.59mg/m2.4捕集前后粒物的形貌特性变化规律通过分别对在捕集前和尾气管中粉煤灰细颗粒物进行SEM表征,来研究细颗粒物在WSA中捕集前后形貌特性变化规律,结果如图5所示。由图可知:捕集前粉煤灰细颗粒物主要呈规则的球状形貌,表面粘附有蛛网粘丝状物质;添加润湿剂湿法捕集处理后的WSA尾气管中的粉煤灰细颗粒物主要呈光滑的球状形貌。3wsa湿法捕集除尘效果分析本工作采用水力喷射空气旋流器(WSA)湿法捕集脱除粉煤灰细颗粒物,研究考查了SDS、SD-BS、曲拉通X-100、吐温80这4种润湿剂对WSA湿法除尘效果的影响,并对捕集前后粉尘的粒径分布和形貌特性进行了分析,得出如下结论:1)SDS、SDBS、曲拉通X-100、吐温80这4种润湿剂均可提高WSA湿法捕集除尘效果,其中添加SDBS,WSA湿法除尘效果最优,粉尘去除率最高可达99.73%,润湿剂添加量均存在较优值,超过较