劉景艷

(遼寧省本鋼設(shè)計(jì)研究院，遼寧 本溪117000)

對(duì)噴流除塵技術(shù)利用了粉塵顆粒在撞擊區(qū)來(lái)回振蕩、碰撞且團(tuán)聚的機(jī)理進(jìn)行除塵，此技術(shù)解決了目前工業(yè)上采用傳統(tǒng)的袋式除塵器或電除塵器收集高濕和高粘附性粉塵過(guò)程中存在的一些難題?，F(xiàn)將對(duì)噴流除塵技術(shù)及其研究成果的進(jìn)展情況作以綜合評(píng)述。顆粒的來(lái)回振蕩是由慣性引起的，當(dāng)顆粒滲入第一股流體后，因相向流動(dòng)的氣固流的阻力而減速，而后又被該氣固流加速,再次回到原來(lái)的流體中。對(duì)噴流除塵技術(shù)最早是由俄羅斯Lainer等人于1975年提出并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的[1,2]。對(duì)噴流除塵機(jī)理是兩股含塵氣流沿同軸相向流動(dòng)到它們中間的撞擊面，在新的方向上，向上流動(dòng)的氣體速度約為其流量除以該除塵器垂直于流向的橫斷面積。對(duì)高濕、高黏附性粉塵來(lái)說(shuō)，則會(huì)因?yàn)榕鲎捕鴪F(tuán)聚，而粉塵顆粒的相互滲透及來(lái)回振蕩增加了粉塵顆粒在撞擊區(qū)的停留時(shí)間，從而強(qiáng)化了粉塵的團(tuán)聚效應(yīng)。同時(shí)，由于粉塵顆粒的團(tuán)聚效應(yīng),有效地增大了粉塵顆粒的粒，使其更容易在后續(xù)設(shè)備中除去。

1 對(duì)噴流除塵的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 應(yīng)用領(lǐng)域

目前，高濕、高黏附性粉塵的收集一直是困擾國(guó)內(nèi)外除塵領(lǐng)域的一大難題。傳統(tǒng)的高效收集方法一般采用電除塵器或袋式除塵器收集,但對(duì)高濕、高黏附性粉塵來(lái)說(shuō),均存在嚴(yán)重的問(wèn)題。在脫硫脫硝中,對(duì)高濕條件下產(chǎn)生的硫酸銨和硝酸銨的收集,如采用脈沖電暈等離子體法,這類粉塵易黏附在電除塵器的極板上,造成電暈線肥大和收塵極板上粉塵堆積,但對(duì)高濕、高黏附性粉塵來(lái)說(shuō)，效果不甚理想，而對(duì)噴流除塵技術(shù)可解決這一難題。對(duì)噴流除塵的顆粒大多具有高濕、高黏附性，其特點(diǎn)為能準(zhǔn)確定義和定量描述粉塵黏附性的范圍，而這正是現(xiàn)代粉體工程領(lǐng)域研究的一大難點(diǎn)。由于粉塵之間或粉塵與器壁之間存在著黏附力，因此可用粉塵的黏附強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)粉塵黏附性的指標(biāo)。因此，對(duì)不同的粉塵或含塵氣流應(yīng)采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ鐕婌F化水潤(rùn)濕有助于粉塵的團(tuán)聚和沉降，這樣也能拓寬對(duì)噴流除塵的應(yīng)用領(lǐng)域[3]。

1.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外在對(duì)噴流除塵技術(shù)的應(yīng)用方面研究相當(dāng)少，而且大都是在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的。對(duì)噴流除塵機(jī)理尚不完善，對(duì)噴流除塵的關(guān)鍵是粉塵顆粒的團(tuán)聚、沉降過(guò)程。俄羅斯對(duì)這方面的研究也只是經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)，并未深入研究；而以色列的實(shí)驗(yàn)研究也有許多不確定因素，如粉塵顆粒在撞擊區(qū)來(lái)回振蕩的次數(shù)，粉塵顆粒團(tuán)聚、沉降作用的強(qiáng)化機(jī)理等，這些均有待于進(jìn)一步的研究。但是，由于粉塵顆粒本身的黏附性到目前為止尚未有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值來(lái)衡量，這也正是在這方面深入研究的難點(diǎn)所在。國(guó)內(nèi)也有極少數(shù)這方面的研究，而且相當(dāng)一部分是借鑒了國(guó)外的思路和模型，主要是關(guān)于最優(yōu)除塵速度、含塵濃度以及單一顆粒動(dòng)力學(xué)模型的研究、對(duì)噴流除塵性能影響因素的正交實(shí)驗(yàn)研究、對(duì)噴流除塵技術(shù)在收集硫酸銨和硝酸銨粉塵中的應(yīng)用研究。在收集硫酸銨和硝酸銨混合粉塵中采用傾斜式對(duì)噴流除塵，不僅避免了塵粒由于自身的黏附性而黏附在噴嘴對(duì)面的除塵器邊壁上，而且增大了粉塵顆粒在撞擊區(qū)的停留時(shí)間，有利于粉塵顆粒在撞擊區(qū)來(lái)回振蕩和相互團(tuán)聚，使除塵效率提高了10%～14%。因此，對(duì)噴流除塵有很大的研究開(kāi)發(fā)潛能[4]。

2 對(duì)噴流除塵技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1 對(duì)噴流結(jié)構(gòu)的研究

對(duì)噴流裝置從結(jié)構(gòu)方面分為三種：水平式對(duì)噴、傾斜式對(duì)噴和曲線同軸切向式對(duì)噴,對(duì)前兩者的研究比較廣泛。通過(guò)進(jìn)一步研究得出增大噴管的傾斜角度能增加粉塵在撞擊區(qū)的平均停留時(shí)間定。就噴流裝置的結(jié)構(gòu)與除塵效率而言，傾斜式對(duì)噴結(jié)構(gòu)優(yōu)于其余兩種。

2.2 數(shù)學(xué)模型的研究

在建立數(shù)學(xué)模型方面主要是關(guān)于粉塵碰撞、團(tuán)聚過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型和對(duì)噴流流場(chǎng)特性模型方面的研究。Kitron等人建立了氣固懸浮顆粒的蒙特卡羅模型，分析了顆粒滲入反向流對(duì)撞擊區(qū)顆粒的濃度分布和連續(xù)相分布的影響。Berman等人在假設(shè)粉塵顆粒是球形的、顆粒之間的碰撞只發(fā)生在大顆粒與小顆粒之間、大顆粒能滲入反向流而小顆粒不能的條件下，分析指出了粉塵黏附性、噴嘴的進(jìn)口速度、含塵氣流的濃度等因素對(duì)除塵效率的影響。隨后，Berman等人又于2003年建立了粉塵碰撞的動(dòng)力學(xué)模型，但該模型是基于顆粒在液體中流動(dòng)的基本理論來(lái)確定顆粒沉降的比例和區(qū)域。張和平等人從顆粒受力分析出發(fā)，建立了單顆粒的動(dòng)力學(xué)模型。

3 研究的發(fā)展

3.1 對(duì)噴流除塵機(jī)理尚不完善

對(duì)噴流除塵的關(guān)鍵是粉塵顆粒的團(tuán)聚、沉降過(guò)程。但這方面的研究只是經(jīng)驗(yàn)性的總結(jié),并未深入研究，實(shí)驗(yàn)研究也有存在許多的不確定因素，如粉塵顆粒在撞擊區(qū)來(lái)回振蕩的次數(shù),粉塵顆粒團(tuán)聚、沉降作用的強(qiáng)化機(jī)理有待深入研究等尚未有一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值來(lái)衡量，這也正是在這方面深入研究的難點(diǎn)所在。

3.2 對(duì)噴流除塵器流場(chǎng)的研究

在粉塵顆粒碰撞和團(tuán)聚的研究中，都只注重了單個(gè)粉塵顆粒之間的相互碰撞效應(yīng)，而忽略了對(duì)除塵器整個(gè)流場(chǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化的研究。如建立除塵器的幾何模型，模擬其氣固兩相流流場(chǎng)，并對(duì)粉塵顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行定量的描述，用以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室中的不確定因素，這也是今后研究的一個(gè)重要方向。

結(jié)論

對(duì)噴流除塵器是利用粉塵顆粒在撞擊區(qū)來(lái)回振蕩,增加顆粒在撞擊區(qū)的停留時(shí)間,從而增大顆粒間相互碰撞的概率,強(qiáng)化粉塵的團(tuán)聚效應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行除塵,適合于高濕、高黏附性粉塵的收集。在對(duì)噴流除塵的機(jī)理、流場(chǎng)的優(yōu)化和應(yīng)用領(lǐng)域等方面還需深入研究

[1]松本俊次.電收塵器[M].王成霞,譯.上海:上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1991:8 10

[2]嵇敬文.除塵器[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1981:1822

[3]胡鑒仲,隋鵬程.袋式收塵器手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1984:18 22

[4]孫熙.袋式除塵器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:149 450