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(3) 转速增加 ,填料对尘粒的阻隔作用越强 。 31312 液气比的影响
填料层中存在的大量液滴及液膜是粉尘捕集的 主要因素 。粒子在润湿填料上的液滴液膜表面的沉 积方式主要有惯性沉降 、直接截留和扩散沉降 3 种形 式 。随着喷液量的增加 ,填料的持液量增加 ,形成的 液膜或液滴的数量必然增多 ,捕集效率也随之加大 , 如图 6 所示 。
5 J . M. Bvochora ,J . S. Read , R. Zvauya. Application of very high gravity technology to the co fermentation of sweet stem sorghum juice and sorghum grain. Industrial Crops and Products. 2000. (11) :11～17.
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2003 年 12 月第 21 卷第 6 期
超重力旋转床用于烟气除尘的实验研究
张艳辉 柳来栓 刘有智
(华北工学院化工系 ,太原 030051)
摘要 超重力技术是一种新型的强化传递过程的技术 ,将其应用于烟气除尘方面 ,是一个新的思路 。在此通过对超重 力旋转床的气相压降 、除尘效率等性能指标的考察 ,证明该设备具有复合除尘机制 ,在除尘方面应用具有明显的优势 。 关键词 超重力 旋转床 除尘 烟气
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图 3 转速对总压降的影响
1 概述 超重力技术是一种新型的强化传递过程的技术 ,
该技术在化工 、材料 、生化 、能源等领域中应用[1～9] ,取 得了很好的强化效果。旋转床的工作原理是 :利用高 速旋转的床体产生的强大离心力 (超重力) ,使气液固 的流速及填料的有效比表面大大提高 ,三相的接触界 面急速更新 ,极大地强化了传递过程 ,充分利用了超重 力技术 ,因此又称超重机。本研究将超重力技术对传 递过程的强化特性应用于除尘 ,取得了好的效果。 2 实验流程及装置
作弹性更大 。
( 下转第 58 页)
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合金 ,1990. 5. 8 胡彭生等. 型砂. 上海 :上海科学技术出版社 ,1994. 8.
作者通讯处 赵恒义 315211 宁波大学 45 #
2003 - 01 - 22 收稿
( 上接第 43 页) (3) 旋转床体积小 ,造价低 ,适用于不同的场合 。 (4) 旋转床除尘液气比为 0121 LΠm3 ,在保证高效
成硅铝氧络离子团 ,结构更复杂 ,使玻璃相粘度增大 ,
从而显著改善型壳性能 。随粘土量的增加 ,新相霞石
量增加 ,玻璃相的粘度增大 ,使此型壳综合性能提高 。 同样地 ,莫来石与高岭石在型壳中的作用相似 ,[7] 因 此若在焙烧或浇注的废弃物加入以莫来石为主要物 相的耐火材料 (如煤矸石) 时 ,其作用应与粘土一样 。 4 结语
流量计量后 ,与经过灰尘加料器加入的一定量的灰尘
充分混合后 ,进入旋转床转鼓的外侧 ,然后沿径向通 过填料层 ,在填料层中与液体逆流接触 。再由转鼓内 侧中心沿轴向排出 ,测出床层的气相压降 。在排出管 道上对灰尘采样分析 。实验流程见图 2 。
图 2 除尘实验流程 1 —罗茨风机 ;2 —气体流量计 ;3 —灰尘发生器 ;4 —旋转床 ;5 —受液 槽 ;6 —液体流量计 ;7 —水泵 ;8 —贮液槽 。
6 V. Briskman , K. Kostarev ,A. Shmyrov. High2gravity as a research tool in studying the nature of structure formation in polymers. Adv. Space Res. 2002. (4) :599～607.
由图 4 可见 ,旋转填料床的总压降随气量的增加 而增加 。由此可见 ,在超重力场条件下离心摩擦压降 损失和轴向摩擦压降损失是造成压降的主要原因 。
图 4 气体流量对总压降的影响
312 旋转填料床除尘机制的分析 旋转床是将离心沉降 、过滤 、机械旋转碰撞 、惯性
碰撞捕获及扩散 、水膜等多种除尘机理于一体的除尘 设备 。
2 赵曦 ,邓先和 ,潘朝群等. 超重力技术及其在环保中的应用. 化工环 保 ,2002 (6) :142～145.
3 J . M. Bvochora ,R. Zvauya. Biochemical changes occurring during the application of high gravity fermentation technology to the brewing of Zimbabwean traditional opaque beer. Process Biochemistry ,2001. (37) :365～370.
图 5 转速对除尘效果的影响
图 6 液气比对除尘效果的影响
4 结论
(1) 旋转床的除尘性能好 。除尘效率可达 9919 %
以上 ,出口含尘浓度一般 < 50 mgΠm3 ,设备压降约在
600～1 250 Pa 之间 ,可谓高效低能 。
(2) 由于旋转床的高速旋转 ,其泛点明显高于传
统的塔类和常用的湿式除尘器 ,因而它的处理量和操
图 1 旋转床结构示意简图 1 —进料管 ;2 —气相出口 ;3 —填料 ;4 —外环板 ;5 —内挡板 ;6 —密封 装置 ;7 —轴 ;8 —喷嘴 ;9 —液相出口 ;10 —外壳 ;11 —转鼓 ;12 —外档 板 ;13 —密封装置 ;14 —内环板 。
211 气相部分 在室温条件下 ,由罗茨风机送来的空气 ,经转子
212 液相部分 贮液槽中的水由泵送至转子流量计计量后 ,由液
体分布器将水按工艺要求分布后 ,从转鼓内侧沿径向 通过填料层 ,在填料层中与含尘气体逆流接触 。再由 转鼓外侧排出 。 3 实验结果及分析 311 床层压降的影响因素
从图 3 中可以看出 ,气相总压降随转速的增大而 增大 。这是因为气流通过填料床层要克服因离心力 、 气流与填料表面摩擦及因通道面积缩小而引起的动 能损失压降 。无论在低气量还是在高气量条件下 ,气 体要克服的离心压降随转速的增大而相应增加 ,但在 填料层压降中所占比例较小 ,而由填料旋转引起的摩 擦压降则随气量和转速的增加幅度较大 ,是造成填料 层压降随转速增加的主要原因 。此外 ,在转鼓内腔 , 气体由四周向中心运动 ,运动速度及方向随气量和转 速的变化而变化 ,产生的旋涡运动也是造成压降损失 的原因之一 。
实验中选用了太原第二热电厂电除尘器的进口 灰尘及南风集团硫化碱分厂燃烧不完全的燃煤灰尘 。 用光学显微镜 、电子显微镜法测出灰尘的粒度分布 。
实验流程如图 1 所示 ,其中旋转床的转鼓外径为 320 mm ,内径为 160 mm ,所用填料为 T21 波纹丝网 ,比 表面积为1 200 m2Πm3 ,空隙率为 0197 ,厚度为 50 mm。
在焙烧或烧注的废弃物中虽有霞石相起增强作用 ,但
石英相含量较大 (据估算达 40 %～50 %) ,在型壳中 ,
石英 与 残 余 钠 盐 和 未 硬 化 反 应 的 水 玻 璃 ( Na2O · mSiO2 ) ,在高温下反应生成低熔点的玻璃相 (αNa2O· 2SiO2 + 2SiO2 ,熔点 793 ℃) ,恶化了型壳性能 。因此
Na2O·Al2O3 ·2SiO2 + mSiO2 霞石
Al2O3 ·2SiO2 + 2NaCl + 1Π2O2 偏高岭石
Na2O·Al2O3 ·2SiO2 + Cl2 霞石
生成 的 新 相 霞 石 (Na2O ·Al2O3 ·2SiO2 ) , 改 变 了 Na2O2SiO2 二元组成变为 Na2O2SiO22Al2O3 三元组成 , 霞石软化点 > 1 000 ℃,有增强作用 ,同时 Al2O3 可形 成铝氧四面体结构 ,参加到玻璃相的网络结构中 ,形
(1) 废弃的水玻璃型壳经过一定的处理是可以被 回收再利用的 。
(2) 未焙烧的型壳废弃物不能直接回用 。 (3) 焙烧的和浇注后的型壳废弃物不能直接被回 收利用 ,在与铝硅系耐火材料混合后才可以作为熔模 铸造背层材料被利用 。
参考文献
1 李传 . 可持续发展与铸造行业. 铸造 ,1999. 1. 2 陈冰. 我国熔模铸造的可持续发展. 特种铸造及有色合金 ,2002. 1. 3 郭景纯等. 新中国五十年铸造旧砂再生发展状况和今后进一步发
它们也不能直接作为熔模铸造型壳背层材料被回收
再利用 。
在焙烧或浇注的废弃物中加入粘土后 ,型壳中带
进了高岭石 ,在高温下高岭石在型壳中发生如下反
应 : [6 ,7 ]
Al2O3 ·2SiO2 ·2H2O 高岭石
Al2O3 ·2SiO2 + 2H2O ↑ 偏高岭石
Al2O3 ·2SiO2 + Na2O · mSiO2 偏高岭石