垂直管簇水浴除尘器尘粒捕集与能量耗散研究

发布时间：2020-07-31 14:23

【摘要】：粉尘污染控制是绿色矿山建设的重点和难点之一。目前,矿山粉尘治理主要技术包括布袋除尘、喷雾降尘及水浴捕尘等,相对而言,水浴除尘器具有更高的经济指标。但现有的水浴除尘技术存在处理效果不稳定、次生污染较严重、能量利用率不高和对疏水性粉尘防治效果较差等不足。因此,开发高效低能耗的除尘装备与技术对于矿山环保具有重要意义。本文设计了一种垂直管簇水浴除尘器(VMTS)。采用亲水性石矿粉尘和疏水性煤尘作为试验尘。基于计算流体力学、空气动力学和介观尺度力学理论,对气液固多相流耦合、水浴管气流分布特征、尘粒在气流场中运动行为、尘粒捕获行为进行了计算和分析,考察了初始液位、风量和节流高度对VMTS气液耦合压力脉动特征、能耗和尘粒捕获率的影响及规律,基于界面化学方法对捕尘液进行了改性研究,并考察了捕集液改性对VMTS性能的影响。建立了尘粒-液膜粘附与脱附模型。结果表明,粒径小于50μm的尘粒具有较强的自粘结性,且粉尘密度越小自粘结性越强;石矿粉尘在RH65%时粘结性大幅提高,与水膜粘附即被捕获;煤粉尘受到水膜的排斥力作用,尘粒粒径越小越难以被水膜捕获。研究了VMTS气液耦合特征。结果显示,水浴管底部气穴尺度变化与气压波动之间存在联动现象,当耦合频率与液池频率相近时产生共振,此时VMTS能耗利用率和除尘效率下降;通过在液池上方安装节流强度为0.298的多孔节流板能很好的抑制液池共振。考查了结构参数和操作参数对VMTS性能的影响。结果显示,VMTS的综合能耗与过流面积呈反比,与风量和初始液位成正比;能量耗散率与风量呈负相关,与液位呈正相关;VMTS安装节流板后对2.5μm、10μm和30μm尘粒捕集率均升高。研究了捕集液改性及其对节流型VMTS性能的影响。结果显示,捕集液改性最佳配方为W106:AOE-15=0.12%:0.06%;采用改性捕集液后节流型VMTS对粉尘C的除尘效率提高了4.6~6.2个百分点;总能耗降低了2.3%~2.7%,能量耗散率提高了7个百分点(达到83%)。研究还发现,除尘器内部存在的“雪崩效应”、液位失衡以及粉尘与捕尘介质间的润湿性是制约除尘效率的主要原因;气液耦合共振是导致能量利用率较低的重要原因;通过安装多孔节流板以及捕集液改性可以有效解决上述问题。本文研究为垂直管簇水浴除尘器的工业化应用奠定了关键理论基础。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD714.4
【图文】：

效果图,布袋除尘器,扬尘,车间

备研究、提高多种除尘技术的协同降尘效率、降低能耗和提矿山颗粒物减排乃至全国粉尘污染防治工作必将起到巨大的的提出(Subject Support)水浴除尘器的突出问题元碎石有限公司（以下简称“新开元”）为例，该公司车间用布袋除尘器除尘。布袋除尘器的除尘效率与布袋、空气湿南，雨季较长，空气湿度较大；另外，采用湿法生产工艺的大、石矿粉尘吸湿性较强，导致尘粒吸湿后粘结聚团、堵塞可以看出，在布袋除尘器运行情况下依然能明显观察到空的丁达尔现象，说明气流通过布袋时的阻力较大，车间内的吸而向外扩散。虽然通过更换滤布能达到理想的除尘效果，器的综合成本。

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图 1-2 自激式水浴除尘器Figure1-2 Self-excited dust scrubber图 1-4 自激式除尘器排尘现象Figure1-4 Scene of dust exhaust by self-exciteddust scrubber分析认为导致上述问题的主要原因如下：（1）两通道气流负荷和液位不一致。在额定风量下，根据安装在除尘器外部的液位指示器观察发现，距离风机入口较远一侧（图 1-7a）的液位低于距离风机入口较近一侧（图 1-7b），两侧液位差值在 5~10cm 范围内波动。可以推测：在图 1-7a 所示气流通道内，越过上“C”形板平台的液体量较少，水花对平台造成持续冲刷，所以积泥量较少；在图 1-7b 所示气流通道内，上“C”形板平台被液相淹没，尘粒在液相脉动作用下在壁面沉积。（2）通风除尘系统抽风量不稳定。由于通风除尘系统的集尘罩安装在颚式破碎机受料槽两侧，料槽空气过流面积受间歇性卸料的影响。卸料后料层较厚，所以气流过流面积缩小，除尘器的风压增大、风量降低，除尘器风机基本处于空载状态，引起风机强烈震动形成噪音，车间内粉尘得不到足够的诱导气流而向周围扩散。随着料层厚度降低通风量增大，抽吸气流流量和压力增大，漂浮尘粒随

自激式除尘器,排尘,液位,气流

【参考文献】