許 琳, 陳雪莉, 朱詩杰, 代正華(華東理工大學煤氣化及能源化工教育部重點實驗室,上海市煤氣化工程技術研究中心,上海 200237)

微細顆粒在固閥洗滌塔內的洗滌脫除特性

許 琳, 陳雪莉, 朱詩杰, 代正華
(華東理工大學煤氣化及能源化工教育部重點實驗室,上海市煤氣化工程技術研究中心,上海 200237)

以親水玻璃微珠、改性疏水玻璃微珠、空氣和水為實驗介質,采用單因素方法,研究了固閥洗滌塔中顆粒粒徑、入口顆粒濃度、兩相流動參數(shù)、顆粒潤濕性對粒徑小于10 μm顆粒的洗滌效率的影響。結果表明:粒徑大于2 μm的顆粒的洗滌效率均可達到90%以上;粒徑大于0.5 μm的顆粒,洗滌效率隨粒徑增加而升高;粒徑小于0.1 μm的顆粒,洗滌效率隨粒徑增加而下降;粒徑為0.1～0.5 μm的顆粒,洗滌效率隨粒徑的增加,先升高后降低。對于粒徑小于2 μm的顆粒,其洗滌效率隨入口顆粒濃度、兩相流動參數(shù)的增加,先升高后降低。顆粒潤濕性對粒徑小于2 μm的顆粒,尤其是粒徑為0.1～0.5 μm的顆粒的洗滌效率影響顯著,潤濕性越好,洗滌效率越高,而對粒徑大于2 μm的顆粒的洗滌效率影響不大。

固閥塔板; 洗滌塔; 微細顆粒脫除; 洗滌效率

可吸入細顆粒物,即粒徑小于10 μm的顆粒(PM10),已成為城市大氣環(huán)境的主要污染物,與呼吸性、心腦血管疾病密切相關,嚴重威脅人體健康[1]。隨著細顆粒對環(huán)境污染和工業(yè)生產影響的日益嚴重,各種針對細顆粒的脫除技術受到廣泛關注。目前濕法洗滌被認為是對微細顆粒物深層凈化的最簡單有效、經濟的方法[2]。

很多學者對不同濕法洗滌器的洗滌特性進行了大量的研究,也有部分研究集中于顆粒本身的物化性質對其洗滌效率的影響。Taheri等[3]研究了篩板塔對細顆粒的除塵效果,結果表明除塵效率與顆粒潤濕性和泡沫層密度密切相關。Bandopadhyay等[4]研究了噴霧-鼓泡塔對飛灰顆粒的洗滌特性,研究表明在霧化和鼓泡區(qū)域,除塵效率均受入口顆粒濃度的影響。Meikap等[5]研究了改進的多級鼓泡塔對燃煤飛灰的洗滌特性,結果表明塔內操作條件和塔高度對洗滌效率有顯著影響,要實現(xiàn)高效除塵需采用多級板式塔。王清立等[6]系統(tǒng)地研究了固閥洗滌塔對煤氣化飛灰顆粒的洗滌特性及相應的洗滌機理,并建立了固閥塔板洗滌效率經驗式。Stulov等[7]研究了石英、剛玉、煤灰、聚苯乙烯顆粒與水表面發(fā)生撞擊時被捕集的效率,研究表明親水塵?？蓾B透至液滴內部,而疏水塵粒在液滴表面沉積將新到達的顆粒彈回造成無效撞擊。除此之外,近年來相關濕法除塵的機理研究也有很多。Jung等[8]提出在水洗塔中,粒徑大于5 μm的顆粒主要受慣性撞擊、重力沉降作用的影響,粒徑小于1 μm的顆粒受布朗運動作用影響較大。Das等[9]則提出粒徑小于0.1 μm的顆粒在氣流中進行不規(guī)則布朗運動,顆粒與液滴相碰撞并黏附于液滴表面,此時擴散作用是主要的捕集機理;對于粒徑大于0.1 μm的顆粒,截留和慣性碰撞機理起主要作用。

以上有關各種濕法洗滌器洗滌特性及其除塵機理的研究為除塵器的工業(yè)設計及操作提供了理論指導,但其主要側重于大顆粒脫除和總洗滌效率的考察,而如今微細顆粒脫除困難問題日益凸顯,分級洗滌效率對于深入了解除塵器洗滌特性更有意義。因此,本文著重研究了固閥洗滌塔中入口顆粒濃度、氣量、兩相流動參數(shù)、顆粒潤濕性對粒徑小于10 μm的微細顆粒洗滌效率的影響,以期深入了解粒徑小于10 μm的微細顆粒的洗滌特性,為進一步提高微細顆粒的脫除效率提供有力的理論支撐。

1 實驗部分

1.1 實驗流程

實驗流程見圖1。來自壓縮機的空氣經冷干機送入緩沖罐,在氣固混合室中與一定質量的固體顆?；旌暇鶆蚝髲南礈焖M氣口進入塔體內。水泵從蓄水池中將水輸送至上層塔板,含塵氣體與水在固閥塔板上進行鼓泡接觸實現(xiàn)洗滌凈化,凈化后的氣體從塔頂端出口排出,洗滌后的廢水從塔體底端出水口排至廢水池。在頂端出氣口設置采樣系統(tǒng),采樣系統(tǒng)由顆粒物濾棉和采樣架組成,通過過濾方法收集凈化后氣體攜帶的逃逸顆粒,所選用過濾棉對粒徑超過0.03 μm的粉塵顆粒物的過濾效率在99%以上。

1—Sampling instrument; 2—Vacuum pump; 3—Scrubbing tower;4—Gas-solid mixture chamber; 5—Gas flowmeter; 6—Electronic weigher; 7—Buffer tank; 8—Air compressor; 9—Waste reservoir; 10—Water reservoir;11—Liquid flowmeter; 12—Water pump

圖1 實驗流程圖

Fig.1 Experiment flow chart

洗滌塔材質為有機玻璃,高830 mm,內徑90 mm,板間距為150 mm,塔板數(shù)2層。塔板采用單孔固閥塔板,其結構示意見圖2。固閥的高度為6 mm,直徑為25 mm;溢流堰高度50 mm,長度為84 mm。

圖2 固閥塔板示圖

1.2 實驗材料

實驗介質為常溫常壓下的水、空氣、玻璃微珠以及疏水改性玻璃微珠。塔板上氣液接觸為蜂窩狀泡沫時是最佳操作狀態(tài),依據(jù)正常操作工況,選擇實驗氣體流量為4～8 m3/h,液體流量為160～260 L/h。洗滌塔入口顆粒質量濃度為5.5～24 g/m3。使用Mastersizer2000粒度儀測得玻璃微珠的粒徑分布如圖3所示。顆粒粒徑為0.026～11.428 μm,其Sauter平均粒徑約為0.701 μm,中位粒徑為2.365 μm。

圖3 玻璃微珠原樣粒徑分布

1.3 顆粒疏水改性及潤濕性測定

為考察顆粒表面潤濕性對洗滌效率的影響,對親水玻璃微珠進行疏水改性。配制由不同濃度三甲基氯硅烷改性的二氧化硅溶膠,分別加入玻璃微珠原樣,溶膠與微珠質量比為2∶1,在室溫下磁力攪拌2 h,水洗抽濾并干燥,從而制備出不同潤濕性的改性微珠。顆粒潤濕性可由接觸角來衡量,當接觸角小于90°時,顆粒是親水的,反之為疏水的。采用光學接觸角分析儀(ThetaLite)測試改性微珠壓片樣品與去離子水的接觸角,未改性玻璃微珠接觸角為3.38°,記為0#顆粒。改性微珠接觸角分別為15.02°、50.45°、60.36°、102.99°、119.67°、137.97°,依次標記為1#～6#顆粒。通過MS2000粒度儀分析,改性前后玻璃微珠粒徑分布如圖4所示,由圖4可知改性后顆粒與未改性的顆粒粒徑分布基本相當。1#～6#改性顆粒的Sauter平均粒徑為0.685～0.86 μm,中位粒徑為2.33～3.444 μm,變化不明顯,因此可認為改性前后僅顆粒表面潤濕性發(fā)生了改變。

1.4 洗滌效率計算方法

待實驗穩(wěn)定后,一定測量時間t(s)內,過濾棉過濾前后的質量差即收集的逃逸顆粒質量,記為m2(g),則可得洗滌塔出口氣體中所攜帶顆粒的平均質量流量,記為qm2(g/s),再根據(jù)該時間段內的進料量m1(g)即可得到進入洗滌塔內的顆粒質量流量,記為qm1(g/s),通過進出口的顆粒質量流量可算出洗滌塔的總洗滌效率:

圖4 玻璃微珠改性前后的粒徑分布

(1)

使用Mastersizer2000粒度儀分析過濾棉上收集的顆粒與洗滌塔入口處收集的顆粒,可測得進出口氣體中粒徑為i的顆粒體積分率分別為x1i和x2i。顆粒密度不變,并假設洗滌過程中顆粒不破碎,因此粒徑為i的顆粒質量分率與體積分率相等,可得入口處粒徑為i的顆粒質量流量g1i(g/s)與出口處粒徑為i的顆粒質量流量g2i(g/s):

(2)

(3)

則分級洗滌效率為

(4)

2 結果與討論

2.1 顆粒粒徑對洗滌效率的影響

洗滌塔入口顆粒的質量濃度為12.5 g/m3,氣體流量為6 m3/h、液體流量為200 L/h的實驗條件下,含塵氣體經過洗滌塔凈化前后的顆粒粒徑分布如圖5所示。由圖5可以知,經洗滌后氣體中所含顆粒尺寸明顯減小。入口氣體中顆粒的Sauter平均粒徑為0.798 μm,中位粒徑為2.655 μm;經過洗滌后出口顆粒的Sauter平均粒徑為0.249 μm,中位粒徑為0.505 μm。

圖6示出了在入口顆粒質量濃度為12.5 g/m3,液體流量200 L/h,不同氣體流量(圖6(a))和入口顆粒質量濃度為12.5 g/m3,氣體流量6 m3/h,不同液體流量(圖6(b))實驗條件下,顆粒粒徑對洗滌效率的影響。由圖6可知,不同氣液流量下,顆粒粒徑對洗滌效率的影響具有非常類似的變化趨勢。對于粒徑大于0.5 μm的顆粒,隨著粒徑增大,洗滌效率迅速升高,粒徑大于2 μm的顆粒的洗滌效率已接近100%。隨著粒徑的增大,顆粒質量逐漸增大,在一定氣速下所具有的動量增大,難以改變自身運動軌跡,會更傾向于直線運動[10]。粒徑大于0.5 μm的顆粒主要受到截留和慣性碰撞作用,隨著粒徑的增大,其動量增大,當遇到集塵體時,由于慣性,顆粒更易直線運動,與液滴和氣泡壁發(fā)生碰撞,因此洗滌效率隨粒徑的增大而升高。對于粒徑小于0.1 μm的顆粒,洗滌過程中主要受布朗擴散作用,雖然顆粒動量小,不足以在慣性碰撞作用下被捕獲,但是隨著粒徑的減小,其擴散系數(shù)增大,更易在布朗作用下運動到氣液界面,所以洗滌效率隨粒徑減小逐漸升高。

圖5 洗滌塔入口和出口處的顆粒粒徑分布

圖6 不同氣、液流量下顆粒粒徑對洗滌效率的影響

Byeon等[11]認為0.1～0.5 μm為顆粒臨界粒徑范圍,將介于該粒徑段的顆粒從氣流中脫除最為困難。本文研究表明,粒徑為0.1～0.5 μm的顆粒洗滌效率隨粒徑的增加,先升高后降低,其中粒徑為0.18～0.3 μm的顆粒隨著粒徑的增大,洗滌效率有所升高,這恰與擴散機理作用規(guī)律相反,因此必然存在除擴散作用外其他未知因素的影響,該因素可能為顆粒間靜電摩擦作用[2]。對于粒徑為0.18～0.3 μm的微細顆粒,在隨氣流上升過程中,顆粒之間會產生靜電摩擦,當吸引力大于排斥力時,顆粒之間發(fā)生團聚,導致顆粒粒徑增大,其動量也隨之增大,更有利于增強攔截和慣性碰撞作用,從而使洗滌效率略有升高。對于粒徑為0.3～0.5 μm的顆粒,靜電摩擦作用減弱,擴散作用逐漸占據(jù)主導,因此隨著粒徑增加,洗滌效率迅速下降。對于粒徑為0.1～0.18 μm的顆粒,擴散系數(shù)相對較低,攔截作用弱,顆粒之間靜電摩擦力微弱,同時也沒有足夠的慣性力脫離氣體流線,各種因素共同作用造成其洗滌效率低且變化不大。

2.2 入口顆粒濃度變化對不同粒徑顆粒洗滌效率的影響

當氣體流量為6 m3/h,液體流量為180 L/h時,入口顆粒質量濃度對不同粒徑顆粒洗滌效率的影響如圖7所示。由圖7可知,粒徑大于2 μm的顆粒的洗滌效率在99%以上,受入口顆粒質量濃度變化影響不大,主要是因為濃度的增加并沒有明顯改善大顆粒間的團聚及顆粒與液膜間的碰撞作用。對于粒徑小于2 μm的顆粒,隨著入口質量濃度從5.5 g/m3逐漸增加至12.5 g/m3,洗滌效率明顯升高;而當入口質量濃度超過12.5 g/m3之后,洗滌效率反而下降。這是由于入口顆粒的質量濃度增大,顆粒與顆粒之間、顆粒與液膜之間相互碰撞的幾率增加,小顆粒更易團聚成大顆粒,大顆粒與液膜接觸易形成顆粒-液滴團聚體,從而被液相帶走,對洗滌效率增大起到積極的促進作用。然而隨著入口顆粒質量濃度繼續(xù)增大,沉積在氣泡液膜表面的顆粒濃度將達到飽和,新到達的顆粒由于無法被液膜捕獲會繼續(xù)跟隨氣流離開[12];此外顆粒濃度過高也會在一定程度上抑制氣泡內顆粒的布朗運動[13],使擴散作用減弱,從而導致洗滌效率降低。為保證較高洗滌效率,入口質量濃度最好保持在12～14 g/m3范圍內。

圖7 入口顆粒質量濃度對不同粒徑顆粒洗滌效率的影響

2.3 兩相流動參數(shù)變化對不同粒徑顆粒洗滌效率的影響

固閥塔板上,氣體沿閥周邊水平方向噴出,進入塔板后與液體混合產生了氣泡密集運動,根據(jù)氣液流量大小而有不同的氣液兩相間傳質效果。塔板上方整個泡沫層區(qū)域軸向由低到高,氣泡湍動會經歷湍動產生區(qū)、強湍動區(qū)、湍動消減區(qū)、弱湍動區(qū)和湍動重現(xiàn)區(qū),變化非常復雜[14]。洗滌塔對顆粒的洗滌效率很大程度上取決于塔板上氣泡行為、氣液兩相間流動和界面特性。為了更深入體現(xiàn)兩相流動情況對洗滌效率的影響,引入兩相流動參數(shù)FLV。

(5)

式中:QV、QL分別為氣、液兩相的體積流量,m3/s;ρV、ρL分別為氣液兩相的密度,kg/m3。在氣體流量為4～8 m3/h,液體流量為160～260 L/h,入口質量濃度為12.5 g/m3下,兩相流動參數(shù)變化對不同粒徑顆粒洗滌效率的影響如圖8所示。由圖8(e)～8(f)可知,對粒徑大于2 μm的顆粒,兩相流動參數(shù)的變化對其洗滌效率影響不大,洗滌效率均在99%以上,在此不做深入討論。對于粒徑小于2 μm的顆粒,當氣體流量一定時,隨著兩相流動參數(shù)的增加,洗滌效率先增大后降低。這是因為氣體流量一定時,兩相流動參數(shù)增加,即液體流量增加,提高了氣液相對速度,增大了氣液接觸面積,大大提高了洗滌效率。Calvert等[15]研究表明,洗滌效率取決于單位表面的捕集效率(單個氣泡的捕集效率),而不是總的氣液作用面積(氣泡的數(shù)量)。液體流量的增加雖不能明顯地增加氣泡數(shù)量,但會提高氣泡表面液體的更新速率,積極地促進單個氣泡捕集效率,從而提高整體的洗滌效率。顆粒表面有很多活性點,活性點可被偶極分子,如水分子誘導。在較高的液體流量下,偶極水分子和顆粒之間的偶極誘導-偶極相互作用的可能性增加,從而使二者間倫敦力變大[16],提高了洗滌效率。另一方面,液體流量的增加在一定程度上抑制了氣泡對顆粒的二次夾帶,防止氣泡破裂后將顆粒再次釋放到氣體中[17]。然而隨著兩相流動參數(shù)繼續(xù)增加,會導致洗滌效率下降,這是由于入口顆粒質量濃度、氣體流量一定時,隨著流動參數(shù)增加,大部分顆粒已被捕集,即使繼續(xù)增加液體流量,氣液有效接觸也不會有明顯提高[18]。反而,過于強烈的氣液湍動會加劇氣泡間的聚并,使其尺寸增大,氣泡上升速度加快,從而造成洗滌效率的下降。

由圖8還可發(fā)現(xiàn),相比液體流量,氣體流量的增加可更顯著地提高對粒徑小于2 μm顆粒的洗滌效率。要達到一定的洗滌效率,氣體流量越高所需的液體流量相對越小。在單孔固閥塔板上,氣體流量越大,氣液比表面積和氣含率越增加,而氣泡直徑越小[19-20]。隨著氣體流量的逐漸增加,氣泡聚并的表面張力、靜壓力和促進氣泡破碎的湍動力、剪切力達到平衡,此時氣泡直徑達到最小值且平均尺寸分布均勻,大量的小氣泡顯著提高了氣液比表面積[21]。氣液比表面積增大,氣液湍動劇烈,氣泡中顆粒所受離心力作用逐漸增大,更容易與氣泡液膜接觸碰撞;鄰近顆粒之間發(fā)生碰撞團聚使其粒徑和質量變大,因此攔截作用與慣性碰撞作用隨之增強,從而提高了對顆粒的脫除效率。

圖8 不同氣體流量下兩相流動參數(shù)FLV對不同粒徑顆粒的洗滌效率的影響

2.4 顆粒潤濕性對洗滌效率的影響

在氣體流量為6 m3/h、液體流量為200 L/h,入口顆粒質量濃度為12.5 g/m3時,比較了改性玻璃微珠與原玻璃微珠在該實驗條件下的洗滌效率,結果見圖9。顆粒的接觸角記為θ(°)。由圖9可知,不同潤濕性顆粒的洗滌效率隨粒徑增加有著類似的變化趨勢。而對粒徑小于1 μm的顆粒,疏水性顆粒(θ>90°)的洗滌效率遠低于親水性顆粒(θ<90°),呈現(xiàn)兩極分化的狀態(tài)。該結果與潤濕性好的顆粒比潤濕性差的顆粒更易用濕法脫除的說法相符[2-3,19],但更明確地給出了顆粒潤濕性對洗滌效率有明顯影響的粒徑范圍。大多數(shù)親水性顆粒潤濕性好,易滲透到液體內部或氣泡液膜外壁從而更容易被脫除;而親水性差的顆粒,在洗滌過程中難以被潤濕,因此大量顆粒將會停留并沉積在液滴和氣泡表面形成一定厚度的粉塵層,阻礙了集塵體對其他顆粒捕集,造成新到達的顆粒被反彈回氣流中或者直接跟隨氣流被帶走,從而導致洗滌效率的降低,這也是圖中親、疏水顆粒洗滌效率出現(xiàn)兩極分化的原因。當粒徑小于0.1 μm或大于0.5 μm時,親水顆粒之間的洗滌效率差距縮小,疏水顆粒之間的洗滌效率差距也縮小。在洗滌過程中,粒徑小于0.1 μm的顆粒主要受到擴散作用的影響,粒徑大于0.5 μm的顆粒主要受到慣性碰撞的作用,因此表明顆粒潤濕性對這兩種機理作用的影響不大。當粒徑大于2 μm時,即使接觸角為137.97°、潤濕性最差的顆粒,其洗滌效率也高達90%以上,說明此時顆粒的潤濕性對洗滌效率已影響不大。當粒徑大于2 μm時,不同潤濕性顆粒的質量差異不大,因此隨著慣性撞擊作用開始占主導地位,洗滌效率相近且均能達到較高水平,即使添加表面活性劑或潤濕劑,對洗滌效率的提高意義也不大。

對于粒徑為0.1～0.5 μm的顆粒,顆粒潤濕性對洗滌效率的影響較為明顯,顆粒潤濕性越好,其洗滌效率越高。該粒徑段內的顆粒受到擴散作用、截留、慣性碰撞還有未知因素共同作用,洗滌特性變化復雜。顆粒粒徑很小,極難脫離氣體流線,隨著顆粒潤濕性變差,即使有偶然的機會與液相接觸也很難被潤濕,反而會在表面堆積對液相的捕集造成阻礙,因此相比其他粒徑范圍的顆粒,潤濕性變差會導致其洗滌效率明顯下降。

圖9 顆粒潤濕性對洗滌效率的影響

3 結 論

(1) 粒徑大于2 μm的顆粒的洗滌效率在90%以上,而粒徑小于2 μm的顆粒,其洗滌效率隨著入口顆粒質量濃度和兩相流動參數(shù)的增加,先升高后降低;相比液體流量,氣體流量的增加可更顯著地提高粒徑小于2 μm顆粒的洗滌效率。

(2) 粒徑為0.18～0.3 μm和大于0.5 μm的顆粒,洗滌效率均隨粒徑的增加而升高;粒徑為0.3～0.5 μm和小于0.1 μm的顆粒,洗滌效率隨粒徑的增加而降低;粒徑為0.1～0.18 μm的顆粒洗滌效率變化不明顯。

(3) 不同潤濕性顆粒的洗滌效率隨粒徑增加有著類似的變化趨勢。粒徑小于1 μm的顆粒,疏水性顆粒的洗滌效率明顯低于親水性顆粒,呈現(xiàn)兩極分化的狀態(tài)。顆粒潤濕性對粒徑為0.1～0.5 μm的顆粒的洗滌效率影響顯著,顆粒潤濕性越好,其洗滌效率越高。而當粒徑大于1 μm時,不同潤濕性顆粒的洗滌效率差距逐漸縮小,當顆粒粒徑大于2 μm時,洗滌效率均能達到90%以上,此時顆粒潤濕性對洗滌效率影響不大。

[1]NAMDEO A,BELL M C.Characteristics and health implications of fine and coarse particulates at roadside,urban background and rural sites in UK[J].Environment International,2005,31(4):565-573.

[2]BANDYOPADHYAY A,BISWAS M N.Spray scrubbing of particulates with a critical flow atomizer[J].Chemical Engineering & Technology,2007,30(12):1674-1685.

[3]TAHERI M,CALVERT S.Removal of small particles from air by foam in a sieve-platecolumn[J].Journal of the Air Pollution Control Association,1968,18(4):240-245.

[4]BANDYOPADHYAY A,BISWAS M N.Scrubbing of sulfur dioxide in a dual flow scrubber[J].J Ind Assoc Environ Manage,1998,25:113-133.

[5]MEIKAP B C,BISWAS M N.Fly-ash removal efficiency in a modified multi-stage bubble column scrubber[J].Separation and Purification Technology,2004,36(3):177-190.

[6]王清立,陳雪莉,郭志國,等.固閥塔板對煤氣化飛灰洗滌凈化性能的實驗研究[J].中國電機工程學報,2013,33(2):31-38.

[7]STULOV L D,MURASHKEVICH F I,FUCHS N.The efficiency of collision of solid aerosol particles with water surfaces[J].Journal of Aerosol Science,1978,9(1):1-6.

[8]JUNG C H,LEE K W.Filtration of fine particles by multiple liquid droplet and gas bubblesystems[J].Aerosol Science and Technology,1998,29(5):389-401.

[9]DAS S K,BISWAS M N.Studies on ejector-venturi fume scrubber[J].Chemical Engineering Journal,2006,119(2):153-160.

[10]ZAREI S,JAMSHIDI E,EBRAHIMI A A.PVC dust removal from the air by a new dynamical scrubber[J].Chemical Engineering and Processing:Process Intensification,2010,49(11):1193-1198.

[11]BYEON S H,LEE B K,MOHAN B R.Removal of ammonia and particulate matter using a modified turbulent wet scrubbing system[J].Separation and Purification Technology,2012,98:221-229.

[12]王麗平,李彩亭.燃煤陶瓷窯爐黑煙凈化技術研究[J].環(huán)境科學與技術,2006,29(7):19-20.

[13]KALDOR T G,PHILLIPS C R.Aerosol scrubbing by foam[J].Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development,1976,15(1):199-206.

[14]姜永浩,陳雪莉,許琳,等.固閥塔板上密集鼓泡區(qū)氣泡的運動行為特征[J].華東理工大學學報(自然科學版),2015,41(6):742-749.

[15]CALVERT S.Engineering design of five particle scrubbers[J].Journal of the Air Pollution Control Association,1974,24(10):929-934.

[16]BANDYOPADHYAY A,BISWAS M N.Fly ash scrubbing in a novel dual flow scrubber[J].Waste Management,2007,27(12):1845-1859.

[17]MOHAN B R,MEIKAP B C.Performance characteristics of the particulate removal in a novel spray-cum-bubble column scrubber[J].Chemical Engineering Research and Design,2009,87(1):109-118.

[18]汪焰,都麗紅,徐靜安,等.動力波洗滌器性能實驗研究[J].化學工程,2015,43(9):58-62.

[19]WANG Q,CHEN X,GONG X.The particle removing characteristics in a fixed valve tray column[J].Industrial & Engineering Chemistry Research,2013,52(9):3441-3452.

[20]王清立,陳雪莉,龔欣,等.斜孔塔板上氣液兩相局部統(tǒng)計特性研究[J].化學世界,2012 (S1):85-90.

[21]陳雪莉,栗冬,王輔臣,等.泡罩塔板上氣液兩相局部統(tǒng)計特性實驗測定[J].化學反應工程與工藝,2005,21(5):417-421.

Scrubbing Performance of Fine Particulates in Fixed Valve Scrubbing Tower

XU Lin, CHEN Xue-li, ZHU Shi-jie, DAI Zheng-hua

(Key Laboratory of Coal Gasification and Energy Chemical Engineering of Ministry of Education,Shanghai Engineering Research Center of Coal Gasification, East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

Using hydrophilic and hydrophobic glass beads,air and water as experimental medium,effects of particle size,inlet particle loading,two phase flow parameter and particle wettability on scrubbing efficiency for particles smaller than 10 μm were investigated based on the method of single factor investigation in fixed valve scrubbing tower.The experimental results indicate that for particles larger than 2 μm,the scrubbing efficiency can achieve above 90%.For particles larger than 0.5 μm,the scrubbing efficiency increases upon increasing particle size;For particles smaller than 0.1 μm,the scrubbing efficiency decreases upon increasing particle size;For particles between 0.1 μm and 0.5 μm,the scrubbing efficiency increases initially and decreases later upon increasing particle size;For particles smaller than 2 μm,the scrubbing efficiency enhances at first and then decreases with increasing inlet particle loading and two phase flow parameter.The wettability of particles has a considerable effect on the scrubbing efficiency of particles smaller than 2 μm,especially between 0.1 μm and 0.5 μm.The better the wettability is,the higher the efficiency is.However,the wettability has little effect on the scrubbing efficiency of particles larger than 2 μm.

fixed valve plate;scrubbing tower;fine particle removal;scrubbing efficiency

1006-3080(2017)02-0149-07

10.14135/j.cnki.1006-3080.2017.02.001

2016-09-19

上海市科委“科技創(chuàng)新行動計劃”項目(15DZ1200802)；山西省煤基重點科技攻關項目(MH2014-01)

許 琳(1992-),女,河南南陽人,碩士生,研究方向為氣液固三相分離。E-mail:xl3823355@163.com

陳雪莉,E-mail:cxl@ecust.edu.cn

TQ 028.2

A