空氣過(guò)濾中氣體流速對(duì)濾餅的影響.docx

1、第31卷第9期2008年9月EnvironmentalScience&TechnologyVol.31No.9Sep.2008空氣過(guò)濾中氣體流速對(duì)濾餅的影響丁建東2,唱鶴鳴2,石健2,沈恒根I(1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海2000511;2.南通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.江蘇南通226007)摘要:研究r過(guò)濾風(fēng)速對(duì)波餅空隙率的影響.同時(shí)研究了反吹風(fēng)速與濾餅殘余阻力的關(guān)系,并進(jìn)一步探討了濾餅與濾料附看力的計(jì)算一靖果表明:過(guò)波速度的用加會(huì)導(dǎo)致濾餅層阻力增加和空隙率的減少.過(guò)濾速度的增加會(huì)等致濾餅層殘余阻力的增加，利用反吹風(fēng)速與壓力損失的變化關(guān)系.可以估算得到粉塵與濾料的附著力。關(guān)鍵詞:空氣

2、過(guò)濾；濾餅；壓力損失：波餅空隙率中圖分類(lèi)-：X131.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1003-6504(2()08)09-0014-02InfluenceofGasVelocityonDustCakeduringFiltrationDINGJian-dong'2,CHANGHe-ming2,SHIJian2,SHENHeng-gen1(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai2000511,China；2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,Na

3、ntongUniversity.Nantong226007,China)Abstract：Influenceofgasvelocityondustcakeduringfiltrationaswellasrelationsofreverseflowandresidualpressurewasinvestigatedexperimentally.Cake/filteradhesionforcewasalsodiscussed.Resultsshowedthatporosityofdustcakedeceasedandpressdropofcakeincreasedwithvelocityoffil

4、trationincreased.Pressuredropoflestcakeincreasedwithvelocityoffiltrationincreased.Cake/filteradhesionforcewasestimatedbyusingrelationofpressuredropandgasvelocityofreverseflow.Keywords：gascleaning；dustcake;pressuredrop；cakeporosity引風(fēng)機(jī)汽今社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的&速發(fā)展，在給人們帶來(lái)許多方便的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題?？諝庵泻写罅康挠泻怏w和微細(xì)粒子，對(duì)人類(lèi)的呼

5、吸系統(tǒng)、免疫功能、心血管系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等造成了嚴(yán)重的危害1閂。減少空氣中微細(xì)粒子的排放對(duì)于保護(hù)環(huán)境、保障人們的身心健康是至關(guān)重要的。袋式除塵器是治理大氣污染的高效除塵設(shè)備之一。袋式除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率高，粉塵排放濃度町達(dá)到lOmg/Nn?以下，甚至更低I。袋式除塵器主要是通過(guò)纖維濾料對(duì)含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾，而凈化氣體。粉塵在沉積在濾料上形成濾餅，由于濾餅的形成，而使壓力損失增加，當(dāng)壓力損失達(dá)到一定的值時(shí)，就要進(jìn)行清灰，以便使過(guò)濾能繼續(xù)進(jìn)行。這就要求對(duì)濾餅的結(jié)構(gòu)，濾餅與濾料的附著力進(jìn)行研究，以使達(dá)到最佳過(guò)濾效率和最低的壓力損失。另一方面，對(duì)于濾餅的結(jié)構(gòu)，濾餅與濾料的附著力的研究，可以使清

6、灰操作更右效更經(jīng)濟(jì)。避免過(guò)度清灰造成對(duì)濾料的損害，延長(zhǎng)濾料的使用壽命。1實(shí)驗(yàn)裝置與操作實(shí)驗(yàn)情況:采用石灰石粉體作試驗(yàn)粉塵，其*均粒徑為22pm,密度為2730kg/m發(fā)塵器的發(fā)塵量為l()g/m調(diào)節(jié)氣體流量使達(dá)到相應(yīng)的過(guò)濾速度，每1分鐘記錄壓力損失。本實(shí)驗(yàn)所采用的過(guò)濾材料是玻纖為基布的聚苯硫醮氈，過(guò)濾面積為0.0225m2,其對(duì)上述石灰石粉塵的過(guò)濾效率為100%。在反吹風(fēng)實(shí)驗(yàn)中,調(diào)節(jié)反吹氣體流速，使其速度達(dá)到相應(yīng)的值，記錄壓力損失。發(fā)塵器測(cè)"罕6濾料圖1實(shí)驗(yàn)裝置圖Fig.lDiagramoftheexperimentalequipment2結(jié)果與討論收稿日期:2007-04-03;修

7、回2007-11-20基金項(xiàng)目：南通巾科技局基金項(xiàng)0(25011);江蘇省商校fl然科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)H(O5KJD43O163)作者簡(jiǎn)介:丁建東(197O-),男.講師.博土研究生.從*空氣中化和過(guò)泌技術(shù)研究.(手機(jī))013813723011(電子后箱)dinR.jd丁建東，等空氣過(guò)濾中氣體流速對(duì)濾餅的影響153000250020002.1過(guò)濾圖2為四個(gè)不同過(guò)濾風(fēng)速條件下，濾餅層質(zhì)址與壓力損失的關(guān)系。圖2中表明在過(guò)濾過(guò)程中壓力損失隨著濾餅層厚度的增加而上升，另-方面對(duì)于相同的粉塵量，由于過(guò)濾速度的不同,壓力損失隨著過(guò)濾速度的上升而上升。這是由于過(guò)濾速度增大，使形成的濾餅層更加致密，空隙率減少，從

8、而使壓力損失增加。匕=0.044nVsr0.059m/s>；-0.067m/sV,0074m/s15001000500345678910II圖2濾耕質(zhì)詠與火力損失之間的關(guān)系Fig.2I'hcrelationofpressuredropandthemassofdustcakeduringfiltering過(guò)濾器的壓力損失訶用達(dá)西公式表示為：P=KVf+K2VfW(1)其中32分別為過(guò)濾器和粉塵層的阻力系數(shù)；V/為過(guò)濾速度;W為粉塵質(zhì)最。也就是說(shuō)，其中的粉塵層的阻力系數(shù)吊2隨著過(guò)濾速度的上升而增大。2.2空隙率從圖2中還可以看出，對(duì)于相同的粉塵信，由于過(guò)濾速度的上升，過(guò)濾器的壓力損失

9、也逐漸增加，主要是由于濾餅層被壓縮導(dǎo)致濾餅層空隙率誠(chéng)少。濾餅的空隙率是濾餅結(jié)構(gòu)的一個(gè)非常重要的參數(shù),它與過(guò)濾器的壓力損失和清灰的難易有著密切的關(guān)系。由于濾餅層的脆弱，很難對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量。Aguiar和Coury提出了一個(gè)對(duì)空隙率的估算公式叫AP_=150£1£)!_,/xvz+L7511r£l,P<v/(2)式中為濾餅層厚度;，為粉塵的直徑;p,為含塵氣體密度欄為含塵汽體粘度;；為濾餅層空隙率;七為過(guò)濾速度。當(dāng)濾料的捕集效率很高，此時(shí)沉積在濾料上的濾餅層質(zhì)量為：W=LApp(I)(3)式中：W為濾餅層質(zhì)ltt;A為濾料的過(guò)濾面積;Pp為粉塵粒子的密度。這樣

10、由上述(2)、(3),得到里=住*房給+互'.務(wù)盆(4)tApdp2c3Appdp通過(guò)在實(shí)驗(yàn)條件下,測(cè)定濾料壓力損失與時(shí)間的關(guān)系,用方程(4)可以估算出濾餅層的空隙率大小。2.3粉塵層阻力系數(shù)由于(4)式中右邊第二項(xiàng)的值很小，可以忽略，此時(shí)，與(1)式比較有，濾餅層阻力系數(shù)：150£1-1._a(5)另外濾餅阻力系數(shù)的實(shí)驗(yàn)計(jì)算可以為叫_AP.A(g通過(guò)測(cè)定不同時(shí)間濾料E濾餅層的質(zhì)量與壓力損失，根據(jù)式(5).(6)就可估算出濾餅層的空隙率大小。結(jié)果列于表lo表1空隙率計(jì)算結(jié)果Table1Theresultsofcakeporosity過(guò)濾速度v,(m/s)0.0440.0590

11、.0670.074kXx10*S-')5.307.588.6()9.81空隙率&0.300.270.260.252.4反吹清灰從圖3中可以看出，隨著反吹風(fēng)速的增大，反吹阻力也增大。這時(shí)的壓力損失主要是由于過(guò)濾器的阻力和殘余粉塵層的阻力所導(dǎo)致。阻力與反吹風(fēng)速度呈線性相關(guān)，其斜率等于過(guò)濾器的阻力系數(shù)，其截距表示濾餅層的殘余阻力。過(guò)濾時(shí)過(guò)濾速度較大的，其殘余阻力也較大，說(shuō)明其清灰的難度程度與過(guò)濾速度呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。研究這個(gè)關(guān)系對(duì)提高過(guò)濾材料的壽命有著重要的意義。因?yàn)檫^(guò)大的過(guò)濾速度不僅導(dǎo)致較高的壓力損失，還導(dǎo)致清灰變得更加困難，從而增加設(shè)備的運(yùn)行成本,減低過(guò)濾材料的使用壽命。匕-0.

12、044m/s350300250200)50100實(shí)淼依線性擬合實(shí)凝值稅件擬合匕=0059m/s£宓變5凹-0067m/s350300250200150)00實(shí)會(huì)值線性擬合匕=0074m/s46810120<|_''>-02468101250'02468101250I一''一'一'一'一024681012反吹風(fēng)速而min反吹風(fēng)速，mmin反吹風(fēng)速,m,min反I吹風(fēng)速Simin陶3反吹風(fēng)速與壓力損失之間的關(guān)系Fig.3Therelationshipofpressuredropandgasvelocityofre

13、verseflow(下轉(zhuǎn)第32頁(yè))2.5粉塵層附著力的估算32第31卷nutrientremovalfromsalinewastewaterinasequencingbatchreactorJ.EnzymeandMicrobialTechnology,2004,(34):313-318.2DanNP.Comparativeevaluationofyeastandbacterialtrcatmentofhighsalinitywastewaterbasedonbiokincticcoefficients.BiorcsourccTechnology.2003,87(1)：51-56.31何健，洪清

14、，李順鵬，等.耐鹽降解苯乙酸類(lèi)菌株Al(ArthrobacterspaAl)的分離和特性研究J.環(huán)境學(xué)報(bào),2002,22(3):374-378.41金建云.李芳，林開(kāi)春.高效油脂降解菌的篩選及其降解影響因素的初步研究UL華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,25(4)：400-403.51李艷紅.高鹽度石油開(kāi)采廢水的處理研究D.桂林:桂林工學(xué)院碩士論文,2(X)5.61魏吶，王詳河,李風(fēng)凱，等.復(fù)合高效微生物處理高含鹽石油開(kāi)采廢水UL城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(6):1()-12.(71侯樹(shù)宇，張清敏,余海晨，等.多環(huán)芳燒花高效降解菌的篩選及其降解性能的研究J.南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),200

15、6,39(2):71-74.(8徐利娜，孫清，葛竟峰，等.降解生物質(zhì)氣化焦油廢水菌種的分離篩選J.可再生能源,2(X)6,5(129):19-21.9唐玉斌，毛莉，呂錫武，等.一株患:降菌的分離鑒定及降解特性研究UL環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30:11-13.(上接第15頁(yè))在清灰過(guò)程中，由于粉塵層與濾料的附著力，使部分粉塵殘留在濾料上,在一定范圍內(nèi)，其附著力可由估算出氣式中:AP為反吹時(shí)濾料的壓力損失;"為反吹風(fēng)速為殘余壓力損失，表示粉塵在濾料層上單位面積的附著力。另外根據(jù)文獻(xiàn)8團(tuán)聚的球形粒子間的斷裂強(qiáng)度為：o-；=().0461(7)£dP*式中:H是Hamaker常數(shù)

16、，對(duì)于-般材料其平均值為8X10-R；。是粉塵層粒子間的距離。粒子與濾料間的附著力比粒子間的附著力要強(qiáng)。粉塵層從濾料上脫落是由于粒子間團(tuán)聚的破裂，殘留在濾料上的粒子成單層吸附。此時(shí)粒子間斷裂強(qiáng)度可認(rèn)為等于粒子在濾料上單位面積的附若力。本實(shí)驗(yàn)得到的粉塵在濾料上的附著力以及計(jì)算得到的粒子間距離列于表2。表2附著力與粒子間距的計(jì)算結(jié)果Table2Hieresultsofadhesionforceanddistancebetweenpartides過(guò)濾速度(m/s)空隙率£單位面積的附若力AP<(N/m。粒子間距離0(10F)0.0440.3063.452.4«0.0590.

17、2784.682.310.0670.2693.822.250.0740.25102.692.21由此估算得到的粒子間距離為2.4Bxl0%2.2lx1(廣m,這個(gè)距離與實(shí)際相符合。一般團(tuán)聚粒子間的距離為4xlO-10和4x10之間圈。表明這種估算粒子與濾料間的附著力是合理的。3結(jié)論(1) 過(guò)濾速度的增加會(huì)導(dǎo)致濾餅層阻力系數(shù)的增加和空隙率的減少。(2) 過(guò)濾速度的增加會(huì)導(dǎo)致濾餅層殘余阻力的增加，導(dǎo)致不完全清灰。(3) 利用反吹風(fēng)速與壓力損失的變化關(guān)系，可以估算得到粉塵與濾料的附著力。參考文獻(xiàn)1 BJTurpin,PSaxena,EAndrews.Measuringandsimulatingpar

18、ticulateorganicsintheatmosphere:problemsandprospectsJ.AtmosphericEnvironment,2000,34:2983-3013.2 范柏祥，孫熙，,王金波.可吸入細(xì)顆粒物的治理J.中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2003(3):31-33.FanBo-xiang,SunXi,WangJin-bo.ControlandpreventionofabsoqjtivefineparticulatcsJ.ChinaEnvironmentalProtectionIndustry,2OO3(3)：31-33.(inChinese)陳隆樞.從除塵技術(shù)的發(fā)展看袋式除塵濾料J.產(chǎn)業(yè)用紡織品,2()02(10):25-28.ChengLong-shu.BagfiltermediabasedondevelopmentofdustcollectiontechnologyJ).TechnicalTextiles,2002(10)：25-28.(inChinese)趙毅，王志軒,馬雙忱，等.袋式除生器在燃煤電廠的應(yīng)用與前景J.華北電力大學(xué)學(xué)報(bào).2003(6):90-93.ZhaoYi,WangZh