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        典型濾料過濾PM2.5排放濃度實(shí)驗(yàn)

        2013-09-07 09:32:12王小娜陳小松常德強(qiáng)柳靜獻(xiàn)
        中國環(huán)保產(chǎn)業(yè) 2013年7期
        關(guān)鍵詞:水刺濾料滌綸

        王小娜,陳小松,常德強(qiáng),毛 寧,柳靜獻(xiàn),孫 熙

        (東北大學(xué),沈陽 110004)

        1 前言

        近年來,經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,隨之帶來的環(huán)境問題也日益突出[1],頻發(fā)的環(huán)境問題也阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。大氣污染是環(huán)境污染的一個重要方面。雖然細(xì)顆粒物(PM2.5)只是地球大氣成分中含量很少的組分,但是細(xì)顆粒物粒徑小,富含大量的有毒、有害物質(zhì),且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠(yuǎn),因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。燃煤電廠是大氣PM2.5的重要來源之一[2-5]。而袋式除塵器是煙塵、粉塵控制的重要途徑,在實(shí)際的應(yīng)用中,除塵效率達(dá)到99.99%以上[6-7]。而濾料是袋式除塵器的核心[8],其性能優(yōu)劣直接影響到袋式除塵系統(tǒng)的運(yùn)行效率和功能。

        本文通過實(shí)驗(yàn)的方式研究了濾料在實(shí)際的過濾及清灰過程中細(xì)顆粒物的排放規(guī)律。

        2 實(shí)驗(yàn)方案

        2.1 實(shí)驗(yàn)樣品

        本實(shí)驗(yàn)選取了4種濾料進(jìn)行研究。濾料樣品的性能參數(shù)見表1。濾料的電鏡掃描圖片見圖1。實(shí)驗(yàn)采用中位徑為1.0μm的氧化鋁粉塵,其粒徑分布見表2。

        表1 測試的濾料樣品規(guī)格

        表2 實(shí)驗(yàn)用氧化鋁粉塵的粒徑分布

        圖1 濾料樣品的電鏡照片

        2.2 實(shí)驗(yàn)裝置

        實(shí)驗(yàn)采用濾料動態(tài)性能檢測裝置(如圖2所示)。通過該裝置可以獲得濾料的捕集效率、壓力損失、清灰效率等數(shù)據(jù)。

        圖2 濾料效率測試裝置

        2.3 實(shí)驗(yàn)方法

        本實(shí)驗(yàn)濾料的過濾風(fēng)速都穩(wěn)定在3m/min,粉塵濃度5g/m3。濾料的效率采用記重效率。該實(shí)驗(yàn)用智能粉塵測試儀測定下游粉塵濃度。實(shí)驗(yàn)流程如下:

        (1)將濾料剪好,并做上標(biāo)記(1、2、3、4)。

        (2)稱量放在濾盒中的濾膜的重量。

        (3)連接好裝置,檢查裝置的氣密性。

        (4)調(diào)節(jié)過濾風(fēng)速及發(fā)塵量的大小。

        (5)安裝好濾料及濾膜。連接好粉塵測試儀,實(shí)驗(yàn)開始進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開始后,濾料上的粉塵會增多,相應(yīng)濾料的阻力會逐漸增大,信號輸出微機(jī)會自動記錄阻力值,當(dāng)阻力達(dá)到1000Pa時,脈沖閥開始噴吹。噴吹周期為6次。記錄每個噴吹周期內(nèi)濾料下游PM2.5的濃度變化。

        (6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,稱量濾膜的增重。(7)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

        3 數(shù)據(jù)分析

        3.1 過濾過程阻力分析

        4種典型濾料在6個過濾周期內(nèi)的殘余阻力如圖3所示。

        圖3 濾料6個過濾周期的殘余阻力

        從圖3可以看到,滌綸覆膜的殘余阻力明顯高于其他3種濾料,PPS水刺貼層的殘余阻力要高于PPS針刺氈和P84水刺貼層。P84水刺貼層的殘余阻力略高于PPS針刺氈。隨著過濾的進(jìn)行,四種濾料的殘余阻力都有所升高,但是不明顯。

        圖4是4種濾料6個過濾周期所需的時間(到達(dá)1000Pa所需時間)。

        圖4 濾料6個過濾周期所需時間

        從圖4可見,滌綸覆膜所需的時間最少。PPS水刺貼層所需的時間略高于P84水刺貼層,P84水刺貼層略高于PPS針刺氈。隨著過濾的進(jìn)行,PPS針刺氈、PPS水刺貼層和P84水刺貼層所需的時間減少的比較快,滌綸覆膜不明顯。

        3.2 過濾過程PM2.5濃度變化分析

        實(shí)驗(yàn)中使用美國TSI Dustrak 8520記錄濾料下游PM2.5的實(shí)時濃度,見圖5~圖8。

        圖5 滌綸覆膜濾料下游PM2.5濃度變化

        圖6 P84水刺貼層濾料下游PM2.5濃度變化

        圖7 PPS水刺貼層濾料下游PM2.5濃度變化

        圖8 PPS針刺氈濾料下游PM2.5濃度變化

        從圖5~圖8可見,濾料在潔凈狀態(tài)時,PM2.5細(xì)顆粒物容易進(jìn)入濾料孔隙并穿透濾料,下游濃度增高,隨著過程的進(jìn)行,孔隙被塞滿,穿透率下降,形成第一個濃度高峰;之后,濾料在進(jìn)行清灰時,由于高壓空氣的強(qiáng)力噴吹作用,使得濾料內(nèi)塞滿的細(xì)顆粒抖落出來,進(jìn)入下游,出現(xiàn)濃度高峰,而且由于后續(xù)噴吹造成的高峰濃度都大于第一次的高峰值。因此脈沖清灰是造成PM2.5排放濃度高的重要原因之一。

        圖9是4種濾料在6個周期PM2.5濃度最大值的對比。通過比較可以發(fā)現(xiàn),P84水刺貼層的下游的PM2.5濃度最大值最大,PPS針刺氈和PPS水刺貼層相近,都要小于P84水刺貼層,滌綸覆膜測試下游的PM2.5濃度最大值最小。

        圖9 4種濾料測試下游PM2.5濃度最大值對比

        3.3 總效率

        各濾料的過濾效率見表3。

        表3 各濾料的過濾效率

        從表3中可以看出,4種濾料的過濾效率都很高,都接近100%。其中最高的是滌綸覆膜,最低的是P84水刺貼層。

        4 結(jié)論

        通過對4種典型濾料過濾細(xì)顆粒物過程所做的實(shí)驗(yàn),可得出以下結(jié)論:

        (1)滌綸覆膜的殘余阻力最大,其次是PPS水刺貼層,P84水刺貼層,PPS針刺氈。

        (2)隨著過濾過程的進(jìn)行,4種濾料的過濾周期都逐漸減小,滌綸覆膜減少的不明顯;PPS針刺氈、PPS水刺貼層和P84水刺貼層過濾周期減少的幅度相近。

        (3)濾料開始使用時,下游會出現(xiàn)一個PM2.5濃度峰值,每一次脈沖噴吹時下游也對應(yīng)一個PM2.5濃度峰值,噴吹所致的峰值明顯高于濾料開始使用時的峰值。

        (4)P84水刺貼層的下游PM2.5濃度最大值最大,PPS針刺氈和PPS水刺貼層相近,都要小于P84水刺貼層,滌綸覆膜測試下游的PM2.5濃度值最小。

        (5)4種濾料的過濾效率都在99.9%以上,其中滌綸覆膜最高,P84水刺貼層最低。

        [1]徐猛.我國環(huán)境污染損失研究[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2010(08):34-35.

        [2]王錚,等.燃煤電廠PM2.5超細(xì)顆粒物排放測試方法研究[J].環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào),2013,3(2):134-138.

        [3]朱先磊,張遠(yuǎn)航,曾立民等.北京市大氣細(xì)顆粒物PM2.5的來源研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,2005,18(5):1-5.

        [4]溫新欣,崔兆杰,張桂芹.濟(jì)南市PM2.5來源的解析[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào),2009, 23(3):292-295.

        [5]肖致美,畢曉輝,馮銀廠,等.寧波市環(huán)境空氣中PM10和PM2.5來源解析[J].環(huán)境科學(xué)研究,2012,25(5):549-555.

        [6]肖容緒.袋式除塵二十年[C].全國袋式除塵技術(shù)研討會論文集,2007(13): 1-9.

        [7]Buhre B J P, Hinkley J T. Fine ash formation during combustion of pulverised coal-coal property impact s [J].Fuel,2006,85(2):185- 193.

        [8]王金波, 孫熙, 柳靜獻(xiàn),等.袋式除塵器濾料及配件手冊(2版)[M]. 沈陽:東北大學(xué)出版社,2007:1-20.

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