一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超重力除塵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002 ]細(xì)顆粒物(又稱(chēng)PM2.5)是指空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μπι的粉塵，其比表面積大，能夠吸附各種有毒、有害物質(zhì)并沉積在人體肺部，導(dǎo)致心腦血管疾病和肺癌，嚴(yán)重危害人體健康，也是近年來(lái)頻繁發(fā)生“霧霾”現(xiàn)象的罪魁禍?zhǔn)住Ｈ济喊l(fā)電、化工、冶煉、石油加工等固定污染源排放的工業(yè)廢氣中，含有大量細(xì)顆粒物，難以被常規(guī)除塵器脫除，成為細(xì)顆粒物的主要來(lái)源。
[0003]超重力旋轉(zhuǎn)填料床是一種新型的高效除塵設(shè)備，將離心沉降、機(jī)械旋轉(zhuǎn)碰撞、慣性碰撞、液滴捕捉等多種除塵機(jī)制集于一體，除塵效率高，壓降低，液氣比小，占地面積小。近年來(lái)在除塵方向有了很多工業(yè)化應(yīng)用，但對(duì)于其脫除細(xì)顆粒物(粒徑為1_75μπι)的報(bào)道較少。國(guó)內(nèi)有文獻(xiàn)報(bào)道華南理工大學(xué)使用峰值粒徑為4.73μπι的滑石粉模擬微米級(jí)顆粒物，采用多級(jí)離心霧化超重力旋轉(zhuǎn)床來(lái)脫除細(xì)顆粒物，可以在氣量600m3/h，液量0.6m3/h，轉(zhuǎn)速1400r/min的操作條件下達(dá)到97%的除塵效率。但其缺點(diǎn)是所需要的轉(zhuǎn)速高，僅適合于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研究，難以工業(yè)化推廣。且處理粉塵濃度小，僅為4g/m3，按照以往實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)填料床在低轉(zhuǎn)速、高粉塵濃度下容易出現(xiàn)填料堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法連續(xù)運(yùn)行?？偟膩?lái)說(shuō)，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)填料床對(duì)細(xì)顆粒物的脫除效率仍然不是很高，運(yùn)行不穩(wěn)定，工業(yè)化推廣受到阻礙，有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有超重力除塵方法氣體在旋轉(zhuǎn)填料床中停留時(shí)間過(guò)短，來(lái)不及被液滴捕捉即被排空;雖然旋轉(zhuǎn)填料床的總除塵效率高，但對(duì)細(xì)顆粒物的脫除率仍然較低；需要大于1000r/min的轉(zhuǎn)速才能達(dá)到較高的除塵效率，能耗高，不穩(wěn)定;處理高濃度含塵氣體時(shí)易造成填料堵塞，無(wú)法連續(xù)運(yùn)行等問(wèn)題，提供了一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置和方法。
[0005]本發(fā)明由如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置，包括設(shè)有氣體進(jìn)出口和液體進(jìn)出口的超重力旋轉(zhuǎn)填料床，超重力旋轉(zhuǎn)填料床的氣體進(jìn)口通過(guò)渦街流量計(jì)連接含塵氣源，液體進(jìn)口通過(guò)液栗連接儲(chǔ)液槽，液體出口通過(guò)U型液封裝置連接儲(chǔ)液槽，所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床的氣體進(jìn)口切向設(shè)置于超重力旋轉(zhuǎn)填料床殼體外部，氣體進(jìn)口處安設(shè)回形導(dǎo)流進(jìn)口板，超重力旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)設(shè)有填料層，填料層的填料為塑料鮑爾環(huán)填料。
[0006]所述回形導(dǎo)流進(jìn)口板為擋板沿氣體進(jìn)口交替穿插安設(shè)，回形導(dǎo)流進(jìn)口板長(zhǎng)度為氣體進(jìn)口管道直徑的三分之一，回形導(dǎo)流進(jìn)口板的寬度為回形導(dǎo)流進(jìn)口板長(zhǎng)度的二分之一。所述塑料鮑爾環(huán)填料表面設(shè)有糙面壓紋，塑料鮑爾環(huán)填料的外徑為16_50mm。所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床為錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床。
[0007]利用上述超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置脫除氣體中細(xì)顆粒物的方法，具體步驟如下:含塵氣體從含塵氣源經(jīng)渦街流量計(jì)后，沿回形切向進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)填料床中，儲(chǔ)液槽中的反應(yīng)液由液栗輸送至超重力旋轉(zhuǎn)床，氣液兩相在填料層接觸反應(yīng)，完成脫除氣體中的細(xì)顆粒物，反應(yīng)后的液體從液體出口排出，經(jīng)過(guò)U型液封裝置后進(jìn)入到儲(chǔ)液槽中循環(huán)使用;脫除細(xì)顆粒物的氣體經(jīng)氣體出口排出超重力旋轉(zhuǎn)填料床;所述儲(chǔ)液槽中的反應(yīng)液為質(zhì)量濃度為0.01-0.1%的發(fā)泡劑溶液，所述通入超重力旋轉(zhuǎn)填料床的氣體氣速為10?20m/s。
[0008]所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為400-600r/min，超重力旋轉(zhuǎn)填料床的氣相壓降為150-200Pa，超重力旋轉(zhuǎn)填料床中的液氣比為0.2-0.4L/m3。所述儲(chǔ)液槽中的發(fā)泡劑溶液為水中加入十二烷基硫酸鈉、span系列或tween系列的表面活性劑和潤(rùn)濕劑，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%~0.1%的發(fā)泡劑溶液。
[0009]本發(fā)明將傳統(tǒng)的錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床進(jìn)氣口加以改進(jìn)，改為切向回形進(jìn)入。此改動(dòng)將氣流方向由原來(lái)的豎直向上運(yùn)動(dòng)改變?yōu)轫槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)向上運(yùn)動(dòng)，避免進(jìn)入填料前的一股射流突然轉(zhuǎn)入較大管道中，其速度較大、能量較高的顆粒不經(jīng)過(guò)填料而出去。避免產(chǎn)生邊界層分離，引起渦流，減小了氣體的緩沖力，進(jìn)而減小湍動(dòng)。延長(zhǎng)了氣體在床體內(nèi)的停留時(shí)間，有利于液滴和液膜對(duì)粉塵的捕集過(guò)程。同時(shí)，氣流方向的改變?cè)龃罅藟m粒與液滴之間的相對(duì)速度，使塵粒受到的慣性碰撞作用增大，提高了除塵效率。
[0010]向水中加入發(fā)泡劑，配置成質(zhì)量濃度為0.01%?0.1%的發(fā)泡劑溶液，溶液的表面張力顯著降低，經(jīng)過(guò)液體分布器的發(fā)泡劑溶液受到離心力的作用分散到旋轉(zhuǎn)的填料上，形成大量的泡沫粒子群，具有更大的總面積和總體積，更小的表面張力，幾乎可以捕集所有與其相遇的粉塵，尤其對(duì)細(xì)顆粒物具有更強(qiáng)的凝聚能力，可以顯著降低液氣比和轉(zhuǎn)速，提高旋轉(zhuǎn)填料床對(duì)細(xì)顆粒物的脫除效率。
[0011]為了提高發(fā)泡劑的泡沫發(fā)生量，對(duì)旋轉(zhuǎn)填料床的填料進(jìn)行了改進(jìn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)鮑爾環(huán)型填料的發(fā)泡量大于絲網(wǎng)填料，且塑料材質(zhì)的填料更加輕便，旋轉(zhuǎn)填料床的氣相壓降也減小至200Pa，而鮑爾環(huán)型填料的空隙率遠(yuǎn)大于絲網(wǎng)填料，降低了處理高濃度含塵氣體時(shí)填料堵塞的可能，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)其表面進(jìn)行壓紋處理，使之糙化，以此提高填料的真實(shí)面積，在通入液體后，使?jié)櫇衩娣e增大，提高了其捕獲顆粒的能力，有助于泡沫的產(chǎn)生，降低設(shè)備壓降的同時(shí)解決了處理高濃度含塵氣體時(shí)填料堵塞的問(wèn)題。
[0012]本發(fā)明解決了傳統(tǒng)方法的以下問(wèn)題:(I)氣體在旋轉(zhuǎn)填料床中停留時(shí)間過(guò)短，來(lái)不及被液滴捕捉即被排空；(2)雖然旋轉(zhuǎn)填料床的總除塵效率高，但對(duì)細(xì)顆粒物的脫除率仍然較低；(3)需要大于1000r/min的轉(zhuǎn)速才能達(dá)到較高的除塵效率，能耗高，不穩(wěn)定；(4)處理高濃度含塵氣體時(shí)易造成填料堵塞，無(wú)法連續(xù)運(yùn)行。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有的超重力濕法除塵方法相比具有以下特點(diǎn):改進(jìn)后總除塵效率高達(dá)99.6%，分級(jí)效率也較傳統(tǒng)超重力除塵方法有顯著提高，其中，PM2.5的脫除率為95%以上，PM1.ο的脫除率為88%以上，更適合脫除氣體中的細(xì)顆粒物。脫除細(xì)顆粒物適宜的液氣比為
0.2?0.4L/m3，液體可循環(huán)使用，雖然添加了微量發(fā)泡劑，經(jīng)濟(jì)成本仍然降低了20%。運(yùn)行更穩(wěn)定，能耗更低，更適合工業(yè)應(yīng)用。超重力旋轉(zhuǎn)填料床的填料為塑料鮑爾環(huán)，孔隙率大，處理高濃度含塵氣體時(shí)不堵塞，可連續(xù)運(yùn)行。脫除細(xì)顆粒物時(shí)氣相壓降為150?200Pa，較以往的超重力除塵設(shè)備減小了至少50%。改進(jìn)后的超重力旋轉(zhuǎn)填料床的重量更為輕便，方便運(yùn)輸。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明所述一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為超重力旋轉(zhuǎn)填料床的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為回型倒流進(jìn)口板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為原超重力旋轉(zhuǎn)填料床氣體進(jìn)口示意圖；圖5為本發(fā)明超重力旋轉(zhuǎn)填料床氣體進(jìn)口示意圖。
[0015]圖中:1-超重力旋轉(zhuǎn)填料床;1.1-氣體進(jìn)口 ； 1.2-液體進(jìn)口； 1.3-液體出口 ； 1.4-填料層；1.5-氣體出口 ； 2-渦街流量計(jì);3-含塵氣源;4-液栗;5-儲(chǔ)液槽;6-U型液封裝置;7-回形導(dǎo)流進(jìn)口板。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明所提供的超重力脫除細(xì)顆粒物的裝置和方法。
[0017]如圖1、圖2所示，一種超重力脫除氣體中細(xì)顆粒物的裝置，包括設(shè)有氣體進(jìn)出口和液體進(jìn)出口的超重力旋轉(zhuǎn)填料床I，超重力旋轉(zhuǎn)填料床I的氣體進(jìn)口 I.I通過(guò)渦街流量計(jì)2連接含塵氣源3，液體進(jìn)口 1.2通過(guò)液栗4連接儲(chǔ)液槽5，液體出口 1.3通過(guò)U型液封裝置6連接儲(chǔ)液槽5，所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床I的氣體進(jìn)口 1.1切向設(shè)置于超重力旋轉(zhuǎn)填料床I殼體外部，氣體進(jìn)口 1.1處安設(shè)回形導(dǎo)流進(jìn)口板7，超重力旋轉(zhuǎn)填料床I內(nèi)設(shè)有填料層1.4，填料層1.4的填料為塑料鮑爾環(huán)填料。
[0018]所述回形導(dǎo)流進(jìn)口板7為擋板沿氣體進(jìn)口1.1交替穿插安設(shè)，回形導(dǎo)流進(jìn)口板7長(zhǎng)度為氣體進(jìn)口 1.1管道直徑的三分之一，回形導(dǎo)流進(jìn)口板7的寬度為回形導(dǎo)流進(jìn)口板7長(zhǎng)度的二分之一。所述塑料鮑爾環(huán)填料表面設(shè)有糙面壓紋，塑料鮑爾環(huán)填料的外徑為16-50mm。所述超重力旋轉(zhuǎn)填料床I為錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床。
[0019 ]如圖4所示，傳統(tǒng)的錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床的氣流方向?yàn)樨Q直向