【摘要】：近年來,我國(guó)多個(gè)地區(qū)頻繁發(fā)生大規(guī)模霧霾天氣,不僅對(duì)人們的出行帶來了不便,更重要的是嚴(yán)重威脅人體健康。究其原因是煤基工業(yè)的快速發(fā)展,其排放的氣體中含有大量的細(xì)顆粒物,造成了空氣污染。為此,我國(guó)對(duì)鍋爐、火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了多次修訂,對(duì)燃煤電廠全面推進(jìn)超低排放,我國(guó)控制工業(yè)粉塵排放以治理霧霾的決心和力度在不斷加大。在日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)下之下,各火電廠以及燃煤工廠展開了大規(guī)模的改造行動(dòng)以實(shí)現(xiàn)超低排放。在不改變工業(yè)鍋爐原有除塵系統(tǒng)的條件下,引進(jìn)高效低耗、占地面積小、維修操作簡(jiǎn)單的除塵技術(shù)和工業(yè)鍋爐原有除塵系統(tǒng)協(xié)同工作,以實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐粉塵達(dá)標(biāo)排放。超重力濕法除塵技術(shù),將填料捕集、離心捕集和液滴捕集等多種除塵機(jī)理有機(jī)的耦合在一起,解決了目前除塵技術(shù)存在成本高、能耗高和效率低的問題。但是在目前超低排放的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)之下,有必要對(duì)目前傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)填料床的除塵性能進(jìn)一步升級(jí)。氣流對(duì)向剪切旋轉(zhuǎn)填料床(CAS-RPB)是一種新型過程強(qiáng)化設(shè)備,它的填料轉(zhuǎn)子由互相嵌套的填料環(huán)組成,這些相互嵌套的填料環(huán)可以同轉(zhuǎn)或者逆轉(zhuǎn),逆向旋轉(zhuǎn)時(shí)可以對(duì)氣體產(chǎn)生巨大的剪切作用,增大氣體的湍動(dòng)程度,當(dāng)在填料環(huán)外緣加裝形體阻力件后,可以進(jìn)一步增加湍動(dòng)能,使氣體邊界層發(fā)生分離,形成了氣流漩渦,降低邊界層厚度,減小氣相傳質(zhì)阻力,同時(shí)使床內(nèi)液體分布更加均勻。研究表明氣相湍流強(qiáng)度的增大對(duì)細(xì)顆粒物的捕集有明顯的促進(jìn)作用�；诖�,本文探究了氣流對(duì)向剪切旋轉(zhuǎn)填料床的除塵性能。本文參考工業(yè)鍋爐水膜除塵器出口粉塵濃度,以太原第二熱電廠的粉煤灰來模擬低濃度(200 mg/m~3左右)含塵氣體,測(cè)定了模擬粉塵的粒徑分布和平均粒徑;以氣流對(duì)向剪切旋轉(zhuǎn)填料床為除塵設(shè)備,考察了轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)方式、超重力因子、氣速、液氣比對(duì)除塵效率的影響規(guī)律,確定了適宜操作條件下的總除塵效率和分級(jí)除塵效率。改變粉塵濃度以以考察CAS-RPB所適宜處理的粉塵濃度范圍;測(cè)定了CAS-RPB除塵過程中的氣相壓降;考察了液體性質(zhì)對(duì)CAS-RPB除塵效果的影響。CAS-RPB脫除低濃度模擬含塵氣體時(shí),實(shí)驗(yàn)得出其適宜的操作條件為加形體阻力件,兩轉(zhuǎn)盤逆轉(zhuǎn),超重力因子101,氣速1.33 m/s,液氣比0.8 L/m~2,在此條件下的總除塵效率高達(dá)98.47%,此時(shí)出口濃度僅有3.06mg/m~3。CAS-RPB的分級(jí)效率曲線顯示,CAS-RPB的切割粒d_c為0.01μm,適宜操作條件下對(duì)能完全去除PM2.5,對(duì)PM1.0的去除率高達(dá)92%。通過對(duì)CAS-RPB在除塵過程中的氣相壓降研究表明,在兩轉(zhuǎn)盤同轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)時(shí)其壓降都隨著超重力因子、氣速的增大有明顯的增加,液氣比對(duì)壓降的影響相對(duì)來說不太明顯,濕床時(shí)兩轉(zhuǎn)盤逆轉(zhuǎn)的壓降高于同轉(zhuǎn),適宜操作條件下床的壓降為500Pa左右,屬于低能耗除塵設(shè)備。通過選擇十二烷基苯磺酸鈉作為添加劑改變液體表面張力,研究液體表面張力的變化對(duì)CAS-RPB除塵效率的影響,結(jié)果表明,使用質(zhì)量濃度為0.03%的十二烷基苯磺酸溶液作為洗滌液,總除塵效率提升至99.76%;分級(jí)除塵效率也有明顯的提高,對(duì)PM1.0的分級(jí)效率達(dá)到了100。通過選擇甘油作為添加劑改變液體粘度,研究液體粘度的變化對(duì)CAS-RPB除塵效率的影響,增加液體粘度后,兩轉(zhuǎn)盤同轉(zhuǎn)和逆轉(zhuǎn)時(shí)總除塵效率都呈現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。兩轉(zhuǎn)盤同轉(zhuǎn)時(shí)下降非常明顯,總除塵效率從95.63%下降到了78.87%,降低了14.76%;兩轉(zhuǎn)盤逆轉(zhuǎn)時(shí)總除塵效率從98.47%下降到了93.3%,僅降低了5.17%;兩轉(zhuǎn)盤同轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)PM2.5的去除率僅為88.3%,而此時(shí)兩轉(zhuǎn)盤逆轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)PM2.5的去除率仍有95.6%。綜上所述,將CAS-RPB應(yīng)用于除塵過程具有除塵效率高,對(duì)細(xì)顆粒物脫除能力強(qiáng),能耗低等特點(diǎn),本研究為CAS-RPB在除塵應(yīng)用中的參數(shù)選擇提供依據(jù),為工業(yè)化規(guī)模設(shè)計(jì)、操作和運(yùn)行提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為深度凈化含塵氣體提供一項(xiàng)新的選擇。
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文重力濕法除塵技術(shù)機(jī)理力濕法除塵技術(shù)耦合了離心沉降、過濾、機(jī)械旋轉(zhuǎn)、慣性碰撞、擴(kuò)散及水及液滴凝并等多種除塵機(jī)制，具有除塵效率高，能耗低的優(yōu)點(diǎn)[6]，同時(shí)，相比，，超重力旋轉(zhuǎn)填料床還具有適用適用范圍廣，壓降低，一次性投資小的優(yōu)勢(shì)。因此，利用超重力濕法除塵技術(shù)深度脫除工業(yè)氣體中的細(xì)顆粒物國(guó)大氣污染現(xiàn)狀具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。以逆流旋轉(zhuǎn)填料床的結(jié)構(gòu)來分析超重力濕法除塵機(jī)理·，將旋轉(zhuǎn)填料床劃分9]。如圖 1.1 所示

等人的研究中，通過CFD模擬了CAS-RPB設(shè)備中的氣相流場(chǎng)，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CAS-RPB設(shè)備中的氣體流場(chǎng)充滿了周向的旋流，以氣流速度矢量圖（圖1.3）進(jìn)行觀察，設(shè)備中的氣流可以在形體阻力件的背面產(chǎn)生湍流強(qiáng)化區(qū)。以氣流湍動(dòng)能分布圖（圖1.4）進(jìn)行觀察，也可以對(duì)湍流強(qiáng)化區(qū)的存在進(jìn)行驗(yàn)證。該研究的結(jié)果表明，形體阻力件的存在可以使得氣體的湍流程度得到增強(qiáng)。圖1.3 速度矢量圖4.36e+013.92e+013.49e+013.06e+012.62e+012.19e+011.75e+011.32e+018.82e+00圖1.4 湍動(dòng)能分布圖在2014年師小杰等人的研究中，對(duì)氣流對(duì)向剪切旋轉(zhuǎn)填料床的填料環(huán)的外緣加裝了絲網(wǎng)狀形體阻力件（如圖1.8所示），研究了各種操作參數(shù)對(duì)CO2-NaOH體系中氣相傳質(zhì)系數(shù)和氣相體積傳質(zhì)系數(shù)的作用規(guī)律。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析表明，加裝了絲網(wǎng)狀形體阻力件后，氣膜控制傳質(zhì)過程的效果確實(shí)得到了加強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X701.2

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本文編號(hào)：2615653