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任務(wù)書(shū) 題目名稱 廣州市華南橡膠輪胎有限公司密煉機(jī)排放口煉焦廢氣治理的工藝研究與工程設(shè)計(jì) 學(xué)生學(xué)院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容 廣州市華南橡膠輪胎有限公司橡膠煉焦廢氣凈化工藝研究研究，包括華南橡膠輪胎有限公司橡膠煉焦行業(yè)廢氣污染現(xiàn)狀調(diào)查、橡膠煉焦工業(yè)廢氣治理工藝方案、輪胎橡膠煉焦行業(yè)廢氣污染防治對(duì)策等。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的要求與數(shù)據(jù) 廢氣處理量：22500m3/h； 廢氣成分：畢業(yè)實(shí)習(xí)收集； 畢業(yè)實(shí)習(xí)10天以上；實(shí)習(xí)報(bào)告（含資料調(diào)研報(bào)告）10000字以上； 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)30000字以上； 繪制工程設(shè)計(jì)圖紙8張（A4）以上。 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的工作 查閱和翻譯文獻(xiàn)資料； 參與畢業(yè)實(shí)習(xí)并編寫實(shí)習(xí)報(bào)告； 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 進(jìn)行工程概算和運(yùn)行可行性分析； 繪制工程設(shè)計(jì)圖紙。 序號(hào) 設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容 起止日期 1 參與畢業(yè)實(shí)習(xí) 3月15日~4月12日 2 編寫實(shí)習(xí)報(bào)告、查閱和翻譯文獻(xiàn)資料 4月13~4月25日 3 研究設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算 4月26日~5月10日 4 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5月11日~5月25日 5 進(jìn)行工程概算和運(yùn)行可行性分析 5月26日~5月29日 6 繪制工程設(shè)計(jì)圖紙 5月30日~6月8日 7 答辯準(zhǔn)備及答辯 6月9日~6月12日 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程安排 五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) 1. 王志魁主編 . 化工原理 .第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1998.10 2. 赫吉明 馬廣大主編 . 大氣污染控制工程. 第二版.北京：高等教育出版社，2002 3. 賀匡國(guó)主編.化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，1989 4. 黃學(xué)敏.張承中主編. 大氣污染控制工程實(shí)踐教程.北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2003.9 5. 立本英機(jī).安部郁夫（日）主編.高尚愚譯編. 活性炭的應(yīng)用技術(shù)ü其維持管理及存在問(wèn)題.南京：東南大學(xué)出版社，2002.7 6. 林肇信主編.大氣污染控制工程.高等教育出版社.1991.5 7. 全燮.楊鳳林主編. 環(huán)境工程計(jì)算手冊(cè).中國(guó)石化出版社.2003.6 8. 吳忠標(biāo)主編 . 實(shí)用環(huán)境工程手冊(cè)ü大氣污染控制工程 化學(xué)工業(yè)出版社. 2001.9 9. 姜安璽主編. 空氣污染控制 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2003 10. 朗曉珍. 楊毅宏主編. 冶金環(huán)境保護(hù)及三廢治理技術(shù). 東北大學(xué)出版社. 2002 11. 童志權(quán)等主編. 工業(yè)廢氣污染控制與利用. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1988 12. 王紹文.張殿印.徐世勤.董保澍主編. 環(huán)保設(shè)備材料手冊(cè).冶金工業(yè)出版社 2000.9 13. 朱世勇，《環(huán)境與工業(yè)氣體凈化技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001 14. 李光超，《大氣污染控制技術(shù)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002 15. L.Ekman.LIFAC-經(jīng)濟(jì)有效的脫硫方法.芬蘭：Fortum Engineering Ltd. 16. 唐敬麟，張祿虎編. 除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社.2004 17. 《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) （第11卷）》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1986. 18. 趙毅，李守信，《有害氣體控制工程》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 19. 陳常貴、曾敏靜、劉國(guó)雄等編，《化工原理》，天津科學(xué)技術(shù)出版社，2002 20. Licht,W《Air Pollution Control Engineering》.Publisher,New York,NY(US);Marcel Dekker,Inc.System Entry Date:2001 May 13. 21. 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Selection of filter medium for demanding applications 33 5.3. Dry scrubbing 35 6. High-temperature filtration 38 7. Summary ------------------------------39 含難分離塵土物的細(xì)微顆粒物的工業(yè)分離 W. Peukert and C. Wadenpohl Institute of Particle Technology, Technische Universit?t München, Boltzmannstrasse 15, 85748 Garching, Munich, Germany Hosokawa Micron GmbH, Welserstr. 9-11, 51149 K?ln, Germany Available online 25 July 2001. 摘要 這篇論文描述了把粒子從粘性大的塵粒中分離出來(lái)的可能性。塵粒的難分離特性與微粒大小的極值和形狀，以及與流動(dòng)性，黏附特性或微粒的反向運(yùn)動(dòng)有關(guān)。其特點(diǎn)是與超微末微粒粘性較好。在氣旋里，導(dǎo)電的微粒比如說(shuō)柴油煙能依靠附加的靜電力去除。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究表明，在濕式管狀靜電除塵器里，標(biāo)準(zhǔn)的分離(除塵)效率遠(yuǎn)高于理論的預(yù)期值。與現(xiàn)有充電模型的預(yù)期值相比，更高的微粒負(fù)荷解釋了這一結(jié)果。對(duì)于小流量，靜電除塵器在經(jīng)濟(jì)上是不可行的，一種新型的濕洗氣器也許是另外一個(gè)選擇。表面過(guò)濾器的重要問(wèn)題是塵土塊的黏附在過(guò)濾介質(zhì)的表面。用于實(shí)驗(yàn)室研究和實(shí)地試驗(yàn)的小型檢測(cè)器可用來(lái)測(cè)量塵土塊的再生以及分離效率的變化趨勢(shì)。表面過(guò)濾器廣泛用于工業(yè)上極小微粒的分離。如果濾料層保護(hù)過(guò)濾介質(zhì)，那么即使是極粘性微粒例如瀝青微粒也可以被表面過(guò)濾器去除。這表明通過(guò)看微粒分離的物理基本原理，可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的解決辦法。對(duì)于含有難分離塵土物的微粒的分離給出指導(dǎo)方法。 關(guān)鍵詞：塵土物,氣旋,靜電除塵器,濕洗氣器,布袋除塵器,干式凈化器 1. 什么是難以分離的塵土物？ 把微粒從工業(yè)生產(chǎn)流體中分離出來(lái)的用途廣泛的工業(yè)分離器是旋風(fēng)除塵器、靜電除塵器，洗氣器和過(guò)濾器。在每臺(tái)分離器中，微粒必須通過(guò)傳輸機(jī)被運(yùn)輸?shù)绞占砻娌⒁蝠じ搅Χ掣皆谶@表面 (旋風(fēng)除塵器除外，在旋風(fēng)除塵器里微粒被運(yùn)輸?shù)浇缑鎸?，而且能從分離器中將顆粒去除從而達(dá)到連續(xù)工作。表格1總結(jié)了這些原理。 表格1.氣體處理設(shè)備中的收集表面 收集表面 除塵器類型 傳輸機(jī)制 非滲透性壁面 旋風(fēng)除塵器 靜電除塵器 離心力 靜電力 滲透性壁面 表面過(guò)濾器 主要是篩分 小滴 濕洗氣器 主要是慣性 顆粒，纖維 顆粒狀床，纖維過(guò)濾器 慣性，攔截，擴(kuò)散，靜電力 本文談?wù)撃硞€(gè)分離器如何用于含有難分離塵土物的微粒的收集。去年，這一領(lǐng)域取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。舉例子說(shuō)明分離器如何用于或可以用于工業(yè)應(yīng)用。 假如出現(xiàn)以下情況，塵粒的分離或處理將會(huì)變得困難。 ? 到達(dá)收集表面的微粒流量密度較低。 (即，收集效率也許變得很小) ? 微粒不粘附在收集面(即，黏附效率是小的)， ? 微粒不可能從收集面或分離器中除去 (即，由于他們具有較強(qiáng)的黏附力和較差的流動(dòng)能力) ? 粒子具有極端機(jī)械或化學(xué)性質(zhì)(如非常硬或非常柔軟的粒子,高活性粒子) ? 出現(xiàn)固體和液體微?；旌衔?。 表格2總結(jié)了難以分離的塵土物,并舉例說(shuō)明如何測(cè)量它們。一個(gè)非常重要的參數(shù)就是粒徑。在慣性主導(dǎo)的分離器里(如旋風(fēng)除塵器,凈化器)，對(duì)于粒徑小于1μm和密度極低的顆粒，其除塵效率明顯下降。在表面過(guò)濾器中,即使是極細(xì)微顆粒也能用塵土塊篩分裝置以高效率分離出來(lái)。對(duì)于纖維狀顆粒，由于有些類型的纖維對(duì)人體健康有著嚴(yán)重的影響，可能要求達(dá)到極高的分離效率(例如石棉)。由于堵塞，纖維塵可能導(dǎo)致某些問(wèn)題,這一效應(yīng)是人所共知的,在表面過(guò)濾器里，當(dāng)距離介于單個(gè)濾袋時(shí)，這一效應(yīng)就會(huì)很小。對(duì)于除塵器清灰，流動(dòng)性是一個(gè)重要的指標(biāo)。如果這些微粒燒結(jié),例如: 在高溫過(guò)濾應(yīng)用中，活性粉末涂料粒子或含氯粒子，由于塵土塊未能及時(shí)清除，可能發(fā)生結(jié)塊等問(wèn)題.在所有這些應(yīng)用中,磨料微粒可能是有害的,這些粒子相對(duì)于墻壁具有很高的速度(如在密封性不好的布袋室里，在靠近旋風(fēng)除塵器頂端或接近原料進(jìn)氣口的地方)。磨料微粒通過(guò)特殊的形狀如鋒利的邊緣和高硬度來(lái)表現(xiàn)它們的特性。典型的例子是研磨或拋光產(chǎn)生的粉塵或陶瓷顆粒如碳化硅。對(duì)于活性 (爆炸性)粒子，必須特別小心單個(gè)分離器的選擇和設(shè)計(jì)。比如，一般不應(yīng)該使用靜電除，因?yàn)殡y以避免火花點(diǎn)火。對(duì)于布袋除塵器，發(fā)熱或發(fā)光的粒子是一個(gè)特殊的難題，在過(guò)濾元件表面加上一層惰性防護(hù)濾料層可以解決這一難題。 表格2.難以分離的塵土物 塵土物 方法描述 注釋 細(xì)微顆粒直徑，x<1μm 尺寸測(cè)量，如光散射，活性檢測(cè)器 在氣旋，凈化器及靜電除塵器中分離效率低，在表面過(guò)濾器中壓降高 低密度顆粒 比重瓶 沉降速度小，慣性作用小 纖維顆粒 形狀分析 可能要求極高的分離效率，燒結(jié) 自由流動(dòng)顆粒 剪切測(cè)試（如Jenike,環(huán)狀剪切測(cè)試儀），靜止角 形成塵土塊 粘性顆粒，燒結(jié)顆粒 剪切測(cè)試，靜止角 燒結(jié)，織物過(guò)濾器中的再生問(wèn)題 研磨顆粒 硬度，形狀分析 顆粒以高速度腐蝕空間 活性（爆炸性）顆粒 具體環(huán)境中的顆?；钚裕═G/DTA,DSC） 要求壓力或壓力震動(dòng)阻力設(shè)計(jì) 熱顆粒 考慮向上流動(dòng)的作用單元（如鍛燒爐，火爐等） 過(guò)濾介質(zhì)的破壞 具有一個(gè)或多個(gè)這些特性的微粒出現(xiàn)在各種不同的應(yīng)用中。其范圍從氣相里的納米火焰合成到縮合氣溶膠，比如，木材工業(yè),土壤修復(fù),回收過(guò)程或城市垃圾焚化爐。對(duì)于顆粒分離的各種方法的綜述,可以在書(shū)本L?ffler [1] 和 Seville [2]上找到。這篇論文描述了在工業(yè)應(yīng)用上用于分離顆粒的一些新方法。 2. 旋風(fēng)除塵器 在旋風(fēng)除塵器中，顆粒一般通過(guò)離心力分離。這就限制了當(dāng)顆粒粒徑大于1－10μm時(shí)，旋風(fēng)除塵器在工業(yè)上的應(yīng)用。如果使用一些附加的方法，那么就能去除更細(xì)微的顆粒.原則上說(shuō),提前或直接在氣旋里聚集顆粒是可能的。聚集逆流的旋風(fēng)除塵器或任何其他分離器，原則上可以通過(guò)電場(chǎng)或聲場(chǎng)改變粒子的雙極充電，從而改善除塵效果。到目前為止，這些方法還不能非常成功地應(yīng)用在工業(yè)上。根據(jù)Mothes 和 L?ffler [3]，由于流體動(dòng)力效應(yīng)，在氣旋里的聚集塊叫做運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)塊。比起小顆粒，較大的顆粒能更快地沉淀在離心區(qū)內(nèi),因此只能收集到少許更微細(xì)的粒子。原則上，雖然這種效應(yīng)能解釋實(shí)驗(yàn)上人所共知的分離效率隨原料氣濃度的增加而增大的現(xiàn)象,但是這種作用太弱，不能分離大量的納米級(jí)顆粒物。Iinoya [4]用漏斗從小旋風(fēng)除塵器中提取了少量的氣體，研究粒徑為76 mm的顆粒的分離。 Iinoya證明了要分離粒徑為0.3μm的顆粒是可能的。 Wadenpoh在他的博士學(xué)位論文[5]中證明，在旋風(fēng)除塵器中通過(guò)附加的靜電效應(yīng)能分離納米級(jí)的顆粒物。 筆者調(diào)查了某一汽車柴油機(jī)所排放的柴油炭黑粒子的分離，這一汽車柴油機(jī)是通過(guò)一改良?xì)庑?。這個(gè)氣旋裝有中央電極。在電極和氣旋墻體之間應(yīng)用高電壓,使顆粒由于電暈放電而被充電。Wadenpohl指出直徑10-30nm的原始粒子因電場(chǎng)力向風(fēng)墻運(yùn)動(dòng),在那里形成直徑幾微米的相對(duì)較大的集合體。收集的粒子可再充電以達(dá)到集電極的電壓. 因此, 電場(chǎng)線聚集使收集的顆粒作為核晶生長(zhǎng)料. 通過(guò)兩個(gè)機(jī)制可以解釋來(lái)自收集面的集合體的分離.收集結(jié)構(gòu)引起的兩個(gè)象力集中在邊界層的噴射電極和流體力上，并能使集合體從收集面[6]上除去。然后這些微粒在邊界層里流向一個(gè)小出口,在出口處提取總流量的5-10%。這一原理適用于流量約1000m3/h的情況(見(jiàn)圖. 1). 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.1 靜電旋風(fēng)除塵器示意圖 在一臺(tái)固定式柴油機(jī)后測(cè)試這臺(tái)旋風(fēng)除塵器。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，根據(jù)流量(即在旋風(fēng)除塵器里的停留時(shí)間)和外加電壓(見(jiàn)圖.2)，質(zhì)量的具體分離效率介于50%到80%之間。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.2 靜電旋風(fēng)除塵器的總分離效率（以質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)） 然而，這一原里只適用于導(dǎo)電粒子。實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生煙硅土而失敗有兩個(gè)原因: 在低濃度時(shí)，顆粒能被分離卻未能從器墻中除去；在濃度為1g/m3或以上時(shí), 由于空間電荷效應(yīng)，電場(chǎng)失效。因此, 當(dāng)單個(gè)離心力太弱而不能達(dá)到實(shí)際的分離效率時(shí)，納米級(jí)顆粒物的分離效率就會(huì)下降。綜上所述,當(dāng)質(zhì)量濃度低于約1g/m3時(shí)，導(dǎo)電納米級(jí)顆粒物在靜電旋風(fēng)除塵器里能被分離。分離效率是由粒子在旋風(fēng)除塵器中的停留時(shí)間和電場(chǎng)強(qiáng)度決定的. 3. 靜電除塵器 3.1. 一般說(shuō)明 靜電除塵器主要用來(lái)處理粒徑大于1μm的顆粒，以及電阻系數(shù)介于104 到1011 Ω cm的粉塵。由于反電暈效應(yīng)，電阻系數(shù)太高的粒子會(huì)造成一些問(wèn)題,而導(dǎo)電粒子可能帶相反的電荷,因此不能粘附在收集電極上(再飛揚(yáng))[7]。當(dāng)氣體含有可壓縮的成分或液體微粒時(shí),在所有干燥運(yùn)行的分離器中，會(huì)引起堵塞問(wèn)題.而改用濕式靜電除塵器就可以解決這一問(wèn)題，而且收集效率高，能耗低。 在這項(xiàng)研究中,對(duì)一個(gè)濕式管狀靜電除塵器進(jìn)行研究。在單管里調(diào)查運(yùn)行情況，其操作比較簡(jiǎn)單，這是管狀靜電除塵器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 這篇論文描述了靜電除塵器的一個(gè)特點(diǎn)，就是用液膜連續(xù)灌淋收集電極。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下。在收集電極上灰塵層的形成是可避免的,因此,沒(méi)有再飛揚(yáng)或屏蔽問(wèn)題。對(duì)于噴灌淋靜電除塵器，當(dāng)進(jìn)行沖洗時(shí)，其電場(chǎng)不會(huì)減弱且間歇再生。堵塞的危險(xiǎn)性很低,因?yàn)橐耗ぷ璧K了粒子和收集電極接觸。液膜可以接地,因此傳導(dǎo)電暈電流。由絕緣材料制造靜電除塵器是有可能的(如聚丙烯,聚氯乙烯,增強(qiáng)塑料)，即使當(dāng)氣流含有腐蝕性成分時(shí)，這種設(shè)計(jì)也是符合經(jīng)濟(jì)要求的。下面給出這種濕式體靜電除塵器的一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論研究[8]. 3.2. 實(shí)驗(yàn)裝置 圖3是實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖。管狀靜電除塵器是用聚氯乙烯制造的。這種材料有著較高的抗化學(xué)腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)。作為放電電極,要使用不銹鋼線并用一重力將其拉緊。灌淋液以某種方式流入，整個(gè)收集電極被一層稀薄的液膜遮蔽。液體排入一個(gè)沉淀池, 被收集的顆粒在沉淀池沉淀下來(lái)，上層清液則循環(huán)回到靜電除塵器。隨意地,靜電除塵器能在濃縮模型中運(yùn)行。在這種情況下,收集電極被冷卻液冷卻。如果氣體露點(diǎn)相當(dāng)高, 濃縮蒸氣形成一個(gè)封閉的薄膜，被收集下來(lái)的顆粒就會(huì)如上所述以同樣的方法被去除。在這兩種情況下,液膜可以接地從而傳導(dǎo)電暈電流, 這對(duì)液體的傳導(dǎo)起很好的作用，使其降至10μS/cm。微粒由螺旋輸送機(jī)輸送并分散在噴射器里。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.3 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 可調(diào)風(fēng)機(jī)通過(guò)除塵器產(chǎn)生氣流。顆粒分析是根據(jù)(粉塵的)等速吸引抽樣來(lái)做的。測(cè)量粉塵濃度用重量分析法。測(cè)量粒度分布用不同的設(shè)備。一個(gè)光散射儀(palas)適用的粒度范圍介于0.3至40μm之間。一個(gè)掃描活性粒子篩分器用于分離粒徑介于10nm至0.5μm的顆粒。對(duì)于一些測(cè)試，就使用多特蒙德大學(xué)Büttner教授慷慨提供的一臺(tái)階式撞擊取樣器(Anderson Mark III)。靜電除塵器的收集效率是由非高電壓下首測(cè)顆粒濃度決定的。而第二次測(cè)量也是在相同條件下進(jìn)行的，但要用適用于靜電除塵器的高電壓。在非高壓的情況下，根據(jù)清潔氣體的粒子濃度與原料氣體的粒子濃度的相關(guān)性能計(jì)算出收集效果。 3.3. 計(jì)算結(jié)果 對(duì)于靜電除塵器，決定性的設(shè)計(jì)參數(shù)是具體收集范圍, 把其定義為流量與收集電極表面積ACE的比值. (1) 而對(duì)于管狀靜電除塵器則是長(zhǎng)度LCE與直徑DCE的比值，即， (2) 根據(jù)著名的Deutsch方程式，具體收集范圍與靜電除塵器的分級(jí)效率T(x)有關(guān)， T(x)=1?e?wth(x)SCA (3) Wth是粒徑為x的微粒在收集電極附近的電場(chǎng)ECE處的遷移速度。η為氣體粘度, Cu是坎寧安校正因子。 (4) 顆粒的電荷可以由Cochet公式[10]計(jì)算出來(lái)。 λ是氣體平均自由程, r,p 和0分別指粒子介電常數(shù)和真空介電常數(shù), E是電場(chǎng)強(qiáng)度。從實(shí)驗(yàn)(3)可以看到,收集效率隨具體收集范圍的增加而提高。看到實(shí)驗(yàn)（2），這便很容易理解。增加粒子在電場(chǎng)的停留時(shí)間(增加靜電除塵器的長(zhǎng)度或降低氣體流速)或減小管徑都能使SCA增加,這就要求顆粒到達(dá)收集電極所通過(guò)的距離必須更小。圖. 4表示光散射分析器所測(cè)得不同的SCA對(duì)應(yīng)的分級(jí)效率。在這些試驗(yàn)中,流速在收集電極的常數(shù)區(qū)內(nèi)變化。與上面討論的一樣, SCA的增加導(dǎo)致收集效率的顯著提高。根據(jù)對(duì)潔凈氣體的濃度要求,靜電除塵器可以對(duì)每個(gè)應(yīng)用作出適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)SCA為58 s/m時(shí)，粒徑小于1μm的顆粒幾乎全部被收集下來(lái)，因此,即使是最嚴(yán)格的排放要求也能得到滿足。 如果給出理論遷移速度，SCA值完全決定了收集效率。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.4 基于具體收集范圍的分級(jí)效率 圖.5比較了分級(jí)效率的測(cè)量值與計(jì)算值。令人驚訝的是,實(shí)測(cè)值大大高于使用Deutsch方程[11]得出的計(jì)算值。然而，這種結(jié)果與Riehle[12]和Schmid[13]的研究一致。Riehle研究粒子在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室平板式靜電除塵器的輸運(yùn)，在某種程度上，其收集效率不會(huì)受到二次效應(yīng)的影響 (如撞擊損失,反電暈)。這種情況好比在濕式墻體靜電除塵器里的情形，在這些條件下,他還得出了比理論預(yù)期好很多的效率值。Schmid通過(guò)測(cè)量靜電除塵器收集電極附近的粒子通量密度，得出了同樣的結(jié)論。為了驗(yàn)證上述由光散射分析器得出的結(jié)果，用階式撞擊取樣器測(cè)量出其它的值并得出類似的分級(jí)效率。顯然, 結(jié)合了Cochet定律的簡(jiǎn)單Deutsch模型不能正確地描述粒子的收集。事實(shí)上我們可以看到對(duì)顆粒軌道計(jì)算的一個(gè)說(shuō)明, 包括電場(chǎng)的非均勻分布,這導(dǎo)致了分級(jí)效率的明顯提高 [12]。此外,可以預(yù)見(jiàn)的是,這些微粒帶有的電荷可能高于由Cochet模型假定的值。 因電氣風(fēng)力，效果可能無(wú)法解釋測(cè)量數(shù)據(jù),而且實(shí)驗(yàn)是在圓柱幾何即中軸對(duì)稱中進(jìn)行的。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.5 比較分級(jí)效率的測(cè)量值與計(jì)算值 當(dāng)然,一個(gè)重要的問(wèn)題這是按比例增加。圓柱幾何不僅有利于內(nèi)表面液膜的形成，而且, 可以根據(jù)所需要處理的氣量，通過(guò)改變收集管的數(shù)量使具有不同處理能力（但具有相同的收集效率）的靜電除塵器正常運(yùn)行。除了這種按比例增加或減小的方法，要設(shè)計(jì)一臺(tái)靜電除塵器時(shí)小管道也是一個(gè)重要的參量。對(duì)于板式靜電除塵器，基于現(xiàn)有的方法發(fā)展出一種新方法用于預(yù)測(cè)不同直徑的的管狀靜電除塵器的收集效率。當(dāng)不同直徑的兩個(gè)靜電除塵器從幾何角度來(lái)看是相似的,而且他們等速度運(yùn)行的時(shí)候,一個(gè)無(wú)量綱電壓, U′=U/(ERSE) (U:外加電壓, RSE:噴射電極半徑, E:電場(chǎng)強(qiáng)度), 必須保持恒定,以得到一致的分級(jí)效率曲線。這種方法使得要設(shè)計(jì)出任何不同直徑的靜電除塵器都是有可能的，而這基于測(cè)量一個(gè)固定幾何體所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 要描述一臺(tái)除塵器，除了收集效率,能耗也是一個(gè)重要方面。對(duì)于濕式凈化器，應(yīng)充分研究具體能耗和界限粒徑（收集效率為50％的顆粒的粒徑）的關(guān)系?？偟内厔?shì)是能耗隨界限粒徑的減小而增加。根據(jù)Wicke 和 Holzer [14]，以經(jīng)驗(yàn)最佳曲線所作的一個(gè)比較表明，從收集效率和能耗來(lái)看，靜電除塵器的性能優(yōu)于各類濕式凈化器。 上述結(jié)果指出,不斷灌淋的管狀靜電除塵器顯示出優(yōu)越的性能,而且能耗適中。由于這個(gè)原因,他們有利于極細(xì)微粒的收集，特別是當(dāng)顆粒是粘性的或懸浮在潮濕氣體的時(shí)候,和當(dāng)要求達(dá)到最高效率的時(shí)候。一些典型的應(yīng)用,例如汽車回收廠, 危險(xiǎn)或醫(yī)療廢棄物焚化爐,顏料生產(chǎn)廠，硫酸廠,焦油收集,玻璃纖維成型線,土壤再生和燒結(jié)廠。 4. 濕式凈化器 由于顆粒（密度為ρp）與直徑分別為x 和 dc的液滴之間存在相對(duì)速度，液滴接近塵粒，依靠慣性作用, 濕式凈化器就能對(duì)顆粒進(jìn)行分離。決定性的參數(shù)是慣性參數(shù) (6) 對(duì)于超微末微粒，減小Ψ，分離效率就會(huì)下降到不可接受的很小的值。各種方法都被提出以克服這一影響。Schmidt ， L?ffler [15] 和 Ebert et al. [18]共同研究由充電微粒和/或液滴靜電產(chǎn)生的附加靜電效應(yīng)的影響，而Krames 和 Büttner [16] 則通過(guò)湍流擴(kuò)散，解釋對(duì)于小于1μm的顆粒所能提高的分離效率。Ebert et al. [17]還探討了不同類型的濃縮效果以產(chǎn)生更大的影響，即顆粒的慣性參數(shù)越大越容易收集。雖然濕式靜電除塵器可用于分離固體和液體顆粒物或粘性極強(qiáng)的粒子, 但濕式靜電除塵器的其中一個(gè)缺點(diǎn)是因高電壓的供給使得投資成本較高,而這個(gè)供壓系統(tǒng)的大小幾乎是獨(dú)立的。因此,對(duì)于少數(shù)1000 m3/h的小流量系統(tǒng)，正研究另外一種方法來(lái)代替濕式靜電除塵器，以提供給類似的應(yīng)用。 人們正在研究帶有六個(gè)1.8m長(zhǎng)濾芯的布袋除塵器，它能在潮濕的情況下運(yùn)行。在布袋室里, 位于濾芯下面的兩相噴嘴會(huì)產(chǎn)生小液滴。這些液滴與濾袋表面的粉塵顆粒同時(shí)被收集。這個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行取決于某種過(guò)濾介質(zhì), 過(guò)濾速率(氣/布比)以及氣液流速比。在濾袋表面收集的液滴形成一層間斷的液膜，這層液膜能去除已收集下來(lái)的粉塵粒子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖.6所示. 通過(guò)一個(gè)光散射儀和一個(gè)TSI SMPS-系統(tǒng)，用重量分析法測(cè)量灰塵和液滴的粒度分布。用等動(dòng)力來(lái)獲得樣品。實(shí)驗(yàn)使用平均大小為x50.3=8 μm的石英灰和二氧化鈦的納米級(jí)顆粒物(x50.3=0.3 μm)。圖.7表明氣/布比對(duì)分級(jí)效率的影響較小。因?yàn)橥ㄟ^(guò)噴嘴的液體流量保持恒定，所以液體與氣體的流量比L/G也應(yīng)隨之改變。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.6 濕式布袋除塵器的實(shí)驗(yàn)裝置 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.7 氣布比f(wàn)B對(duì)分級(jí)效率的影響 圖. 7表明即使對(duì)于超微末微粒，分級(jí)效率也能達(dá)到很高。用SMPS-系統(tǒng)分析二氧化鈦納米級(jí)顆粒物的額外測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其與目測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的石英顆粒所獲得的結(jié)果非常一致(圖8)。但是,對(duì)于小于300nm的顆粒，其分級(jí)效率會(huì)迅速降低,領(lǐng)導(dǎo)分離效率極低。這一效應(yīng)是由于形成剩余鹽粒子而令小液滴蒸發(fā)導(dǎo)致的。這個(gè)效應(yīng)是從凈化器的實(shí)驗(yàn)中得到的，它表明可見(jiàn)顆粒物的大小與實(shí)驗(yàn)用水的含鹽濃度有關(guān)。這一假設(shè)也與過(guò)濾后液滴大小分布的測(cè)量結(jié)果相符。我們發(fā)現(xiàn)下降顆粒的大小分布集中到小顆粒上,液滴總量隨過(guò)濾速度的增大而增加。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.8 用濕式袋式過(guò)濾器獲得的分級(jí)效率 這個(gè)例子僅說(shuō)明凈化器的性質(zhì)與分滴器的一樣。過(guò)濾器的性能也是取決于所選擇的過(guò)濾介質(zhì)。超過(guò)20種過(guò)濾介質(zhì)被測(cè)試長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。目前,對(duì)過(guò)濾介質(zhì)的選擇確定出指導(dǎo)方法還是言之過(guò)早。可以用針氈和非織造物。然而過(guò)濾介質(zhì)安裝上一層隔膜后,導(dǎo)致高壓降至100mbar以上而不可取。 5. 織物過(guò)濾器 5.1.織物過(guò)濾器對(duì)納米級(jí)顆粒物的分離 氣體的流速?gòu)膸琢⒎矫酌啃r(shí)到數(shù)百萬(wàn)立方米每小時(shí)，織物過(guò)濾器可用來(lái)分離氣體中的顆粒物，幾乎可以使用所有可得到的建筑材料。在原料氣體中的粉塵濃度可能會(huì)從小于1g/m3變到100 g/m3。即使對(duì)于超微末微粒，其清潔氣體濃度也能達(dá)到5mg/m3以下。個(gè)別情況下,即使?jié)舛戎颠h(yuǎn)遠(yuǎn)低于1mg/m3也是可能的。袋式過(guò)濾器的運(yùn)行情況取決于布袋室的幾何特性，原料氣體的流體流動(dòng)分布，濾料的種類和形狀,氣體組成,溫度，壓力以及粒子特性。氣體流經(jīng)多孔過(guò)濾介質(zhì)，把粒子輸送到濾芯。經(jīng)過(guò)短暫的初始周期，粒子在濾料表面被分離。塵土塊的形成導(dǎo)致壓力增量的下降,所以濾芯必須定期再生，即必須去除塵土塊。因?yàn)閴m土塊本身是一個(gè)非常有效的過(guò)濾介質(zhì)，所以濾芯再生后排放量會(huì)立即達(dá)到最高，而且減小量一般在塵土塊的增加量之上。優(yōu)秀的書(shū)L?ffler et al. [19]對(duì)這一領(lǐng)域給出了總的看法。圖. 9示意性的表示了織物過(guò)濾器的主要運(yùn)行過(guò)程。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.9 布袋除塵器的運(yùn)行主體 織物過(guò)濾器可用于難分離的塵土顆粒物的分離。通常, 粒子的分離不是一個(gè)主要的關(guān)注要點(diǎn)。只有極為自由滑動(dòng)的塵粒(例如表面改良氧化鋁粉)是要被分離的,且不會(huì)形成塵土塊，而由于不理想的潔凈氣體濃度和濾料的堵塞可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。由于極微細(xì)的顆粒,兩個(gè)主題都必須考慮到。首先, 布袋室原料氣體的氣流量應(yīng)有助于細(xì)微顆粒沉淀在漏斗里,即應(yīng)該是一個(gè)向下的結(jié)構(gòu)。其次, 再生過(guò)程中，分離力必須克服塵土塊的粘附力(見(jiàn)圖. 10)。再生系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)(比如脈沖式噴氣再生)能產(chǎn)生很強(qiáng)的分離力，因?yàn)殡妷翰ㄊ茄刂鵀V袋移動(dòng)的。根據(jù)這些原理，系統(tǒng)已運(yùn)行了數(shù)年。圖. 11表示。過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)例，當(dāng)蒸汽噴嘴在約130°C下運(yùn)行時(shí)，這個(gè)過(guò)濾器能在含有幾乎百分之百的水蒸汽的氣體里分離二氧化鈦顆粒物。運(yùn)行條件是:流量，50000m3/h；顆粒濃度, 氧化鈦150g/m3，小于1μm的顆粒物100%。連續(xù)運(yùn)行時(shí)排放量均小于20 mg/m3。原料氣從頂部進(jìn)入，通過(guò)清潔氣室至底部,使一個(gè)近乎理想的向下結(jié)構(gòu)順利運(yùn)行。該布袋室是熱的，而且保溫,所以水蒸汽不會(huì)冷凝。通過(guò)一個(gè)脈沖式噴氣再生系統(tǒng)，運(yùn)行時(shí)過(guò)濾介質(zhì)能在線再生。在脈動(dòng)式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)里，脈沖氣體被加熱以避免結(jié)露[30]。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.10 在表面過(guò)濾中塊的去除 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.11 蒸汽噴嘴后過(guò)濾器對(duì)二氧化鈦的去除。 經(jīng)過(guò)火焰反應(yīng)器后，二氧化鈦在火焰水解過(guò)程中也可以被直接收集。在這種情況下,可使用在約400°C下運(yùn)行的高溫過(guò)濾器。表面過(guò)濾器也用于分離在氣相里產(chǎn)生的煙硅土, 炭黑和其他多種納米級(jí)顆粒物。 5.2.符合應(yīng)用要求的過(guò)濾介質(zhì)的選擇 物理模型有助于過(guò)濾風(fēng)速的選定，因而一個(gè)布袋室的大小暫時(shí)不適用于工業(yè)實(shí)踐。這一設(shè)計(jì)取決于供應(yīng)商和用戶的經(jīng)驗(yàn)。在這種情況下,物理設(shè)計(jì)模型是不可用的,要求用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)技術(shù)確定相關(guān)參數(shù)。根據(jù)Sievert [20], G?ng 和 L?ffler [21]的研究結(jié)果，G?ng 發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的適用于描述可再生過(guò)濾介質(zhì)性質(zhì)的VDI指標(biāo)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,粒子相當(dāng)分散地流入垂直的原料氣體輸送管中，并被輸送到濾芯, 濾芯安裝在水平的清潔氣體輸送管末端。用5 m3/h的流量，這一流程可模擬過(guò)濾過(guò)程。所測(cè)量的參數(shù)是壓降,再生后的剩余壓降, 再生效率取決于脈沖調(diào)制時(shí)的過(guò)壓和干凈氣體的濃度。因此，為某種塵土的收集選擇一種過(guò)濾介質(zhì)是有可能的。Sievert 指出，用coupon 檢測(cè)器測(cè)量所得取決于過(guò)壓的再生效率值，與在濾袋表面測(cè)量的本地值相當(dāng)。 為了比較由VDI-單元所獲得的結(jié)果和一個(gè)更大的工業(yè)試驗(yàn)過(guò)濾器的過(guò)濾運(yùn)行，VDI-系統(tǒng)的清潔氣體零件被安裝在一個(gè)濾袋室里，這個(gè)濾袋室有40個(gè)2.4m長(zhǎng)的濾袋。根據(jù)圖.12，一個(gè)濾袋移除而VDI-檢查器的潔凈氣體輸送管則設(shè)置在濾袋里。小樣品過(guò)濾器在過(guò)濾速度相當(dāng)于濾袋平均過(guò)濾速度的情況下運(yùn)行。對(duì)一排連續(xù)4個(gè)濾袋室進(jìn)行同時(shí)再生。樣本過(guò)濾器里的最高超壓值與樣本過(guò)濾器濾袋里的是相似的。圖. 13表示濾袋壓降梯度與基于過(guò)濾速度的樣本過(guò)濾器的壓降梯度的一個(gè)比較。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.12 濾袋里過(guò)濾器樣本的安排 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.13 一個(gè)濾袋室與一個(gè)小過(guò)濾器樣本的壓降梯度的比較 這兩條曲線是類似的,表明樣本過(guò)濾器中的塵土塊結(jié)構(gòu)與濾袋中的相似。樣本過(guò)濾器中與濾袋表面不同位置的塵粒(石灰石)的粒度分布是相似的,即沒(méi)有發(fā)生隔離。然而,濾袋室的最大過(guò)濾風(fēng)速尚不能由VDI-檢測(cè)器測(cè)定。當(dāng)過(guò)濾速度超過(guò)2.2 m/min,濾袋室的剩余壓降開(kāi)始增長(zhǎng)(即運(yùn)行變得不穩(wěn)定)，而VDI-檢測(cè)器可穩(wěn)定運(yùn)行直到過(guò)濾速度達(dá)到2.8 m/min, 即使在脈沖式噴氣再生時(shí)，這兩種情況的過(guò)壓也是相似的。之所以有這樣的差別是因?yàn)闉V袋室中流體的流動(dòng)分布。Coupon檢測(cè)器給出過(guò)濾速度的最大值，因?yàn)榧词共豢紤]流體的流動(dòng)分布，介質(zhì)依然能再生。這些結(jié)果表明,這臺(tái)小過(guò)濾檢測(cè)器可以方便地用來(lái)測(cè)定含難分離塵土物的流體。測(cè)試提供了可靠的數(shù)據(jù),以預(yù)測(cè)壓降并假設(shè)塵土塊可去除。濾袋室再生系統(tǒng)的設(shè)計(jì),可以根據(jù)VDI-系統(tǒng)的初步檢測(cè)結(jié)果〔23〕。 5.3.干式凈化器 干式凈化系統(tǒng)包括一個(gè)氣流反應(yīng)堆和一個(gè)補(bǔ)收裝置,例如: 同時(shí)收集顆粒物和氣體組分的袋式除塵器。吸附劑顆粒進(jìn)入反應(yīng)堆，而分散實(shí)質(zhì)上是為了使固體吸附劑顆粒表面的氣態(tài)污染物的傳質(zhì)數(shù)達(dá)到最大。當(dāng)顆粒物運(yùn)輸?shù)酱匠龎m器時(shí)發(fā)生吸附，固體顆粒物被收集在濾袋表面。吸附劑顆粒通常小于50-100μm, 所以氣孔在微米范圍內(nèi)分離顆粒物時(shí)會(huì)形成塵土塊。這時(shí)塵土塊則用來(lái)作為一個(gè)極短擴(kuò)散距離的高效固定床反應(yīng)堆。 下面給出了分離粘性極強(qiáng)的固體和液體顆粒物的一個(gè)例子。由焦炭,瀝青和焦油形成的碳是構(gòu)成電極的一種重要原料。比如在鋁工業(yè)上使用這些電極作為陽(yáng)極用于電解。陽(yáng)極焙燒爐排出的油煙,除了含二氧化硫和氫氟酸外，還含固態(tài)，液態(tài)和氣態(tài)的高濃度多環(huán)芳烴(PAH),這些都是極粘性物質(zhì)。傳統(tǒng)上,油煙處理系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻水塔以及后續(xù)處理的靜電除塵器組成。蒸發(fā)冷卻器降低氣體溫度以凝聚碳?xì)浠衔?，并在靜電除塵器中以液滴狀態(tài)收集起來(lái)。評(píng)價(jià)油煙處理廠,不僅要根據(jù)其排放量,還要根據(jù)本身的清洗過(guò)程所產(chǎn)生的剩余物量。對(duì)于閉環(huán)式焙燒爐，圖.14示意性的描繪了其油煙處理技術(shù)的一個(gè)決定性進(jìn)步〔24〕。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.14 對(duì)于閉式環(huán)形爐系統(tǒng)采用間接冷卻和氣體吸附. 用一個(gè)間接冷卻器將煙氣冷卻至70℃。大量碳?xì)浠衔锬Y(jié)在熱交換器外面。固體塵土和焦油微粒連同液滴被收集在靜電除塵器中。經(jīng)過(guò)閉環(huán)式焙燒爐后, 塵土粘度/焦油混合度達(dá)到很高并具有足夠的流動(dòng)性。經(jīng)過(guò)靜電除塵器, 用一干吸附裝置收集剩余顆粒物和吸附氣體組分。汽油焦炭,球磨機(jī)粉塵或氧化鋁均可用于吸附。這些材料來(lái)自于反應(yīng)過(guò)程(電極生產(chǎn)或鋁電解)，而且可以反向循環(huán)重新回到反應(yīng)過(guò)程,不需要使用附加材料。對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的操作，具有一層十分厚的預(yù)涂材料塵土層是必要的，這一塵土層可以防止過(guò)濾介質(zhì)被粘性極強(qiáng)的焦油粒子堵塞。工業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明,在這些極端條件下, 即使不更換濾袋，系統(tǒng)也可能運(yùn)行數(shù)年。 圖. 15表示在油煙處理廠里的測(cè)量結(jié)果。經(jīng)過(guò)靜電除塵器和潔凈氣體中的干式凈化器后，測(cè)量原料氣體中多環(huán)芳烴組分的濃度。由GC-MS分析得出分析結(jié)果。蒸氣壓由左至右減少，沸點(diǎn)最低的組分是菲(PHE)而沸點(diǎn)最高的組分是苯并芘(DBP)。一般來(lái)說(shuō), 降低組分的蒸氣壓可以使得收集更加容易。 展示這個(gè)圖的實(shí)際大小 圖.15 經(jīng)過(guò)一個(gè)封閉式的環(huán)型爐后，在含間接冷卻 的一個(gè)煙氣治理中，測(cè)量氣態(tài)多環(huán)芳烴組分的濃度 組分還含有屈 (CHR)如苯并( a )芘( BaP ) ,因此減少到低于檢測(cè)限值。用汽油焦炭來(lái)運(yùn)行的干式凈化器，可減少組分，直到芘(PYR)低于檢測(cè)限值。具有最高蒸氣壓的兩個(gè)組分,即菲(PHE)和蒽(ANT)，不能用給定的吸附劑將其全部去除。這個(gè)例子表明,即使是粘性極強(qiáng)的焦油微粒也可以用織物過(guò)濾器有效地除去。顆粒物排放量均低于5 mg/m3 。 6. 高溫過(guò)濾 由于空間限制,在這篇論文中高溫過(guò)濾只作簡(jiǎn)要論述。在幾個(gè)會(huì)議記錄中，回顧了高溫氣體凈化技術(shù)[ 25 , 26 和27 ]。[28] 描述了采用剛性陶瓷過(guò)濾器凈化氣體時(shí)塵土物的影響。一般來(lái)說(shuō), 高溫過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用受兩個(gè)重要因素的限制: ? 建筑材料和過(guò)濾介質(zhì)材料成本高 ? 難分離塵土物 在高溫下塵土物可燒結(jié),因此必然堵塞過(guò)濾介質(zhì)。例如，通過(guò)Pilz 和 L?ffler [29]，我們可以觀察到以上的情況, 他們?cè)跍囟雀哌_(dá)900℃下，研究飛灰過(guò)濾過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn),灰燼中少量的氯化物 (如氯化鈉,氯化鈣)相當(dāng)程度地影響了再生行為。因此, 應(yīng)仔細(xì)考慮塵土物的燒結(jié)。表2列出了膨脹計(jì)的測(cè)試結(jié)果,指出了燒結(jié)的危險(xiǎn)。作為一個(gè)單憑經(jīng)驗(yàn)的方法,熔化溫度在約60%以上時(shí)，燒結(jié)嚴(yán)重地影響了粉末的流動(dòng)性。當(dāng)發(fā)生混合時(shí), 必須加以考慮低熔點(diǎn)共晶。通過(guò)用惰性粉塵層預(yù)涂過(guò)濾介質(zhì)可以克服由燒結(jié)粒子引起的問(wèn)題。然而,在一個(gè)高壓高溫的過(guò)濾系統(tǒng)里，預(yù)涂整合是非平凡而昂貴的。另一個(gè)辦法是使用顆粒過(guò)濾器,當(dāng)溫度高于1000 °C灰燼熔化了的時(shí)候，這是唯一可行的選擇。 高溫濾芯可分為由纖維或顆粒構(gòu)成的玻璃，陶瓷及金屬過(guò)濾介質(zhì)。對(duì)于陶瓷及金屬材料,可以得到以纖維織物，機(jī)織織物和燒結(jié)顆粒形式產(chǎn)生的不同結(jié)構(gòu)。金屬元件的最高運(yùn)行溫度取決于鋼的等級(jí),范圍高達(dá)600℃。而陶瓷元件的運(yùn)行溫度可超過(guò)850℃。 大部分市售的濾料具有良好的分離特性,并在某種程度上可靠耐用。用重量分析法測(cè)定的潔凈氣體粉塵濃度通常遠(yuǎn)低于1 mg/m3 。用光學(xué)粒子分析儀測(cè)定的清潔氣體濃度則可在0~1.0微克每立方米(μg/m3)的范圍內(nèi)。對(duì)于納米級(jí)顆粒物，比如說(shuō)煙硅土，可以達(dá)到良好的分離效率。煙硅土塊的阻力比石英獲得的阻力高三個(gè)數(shù)量級(jí)〔31〕。 高溫過(guò)濾技術(shù)的經(jīng)濟(jì)劣勢(shì)是價(jià)格昂貴, 包括過(guò)濾元件和建筑材料，這限制了高溫過(guò)濾在更廣闊空間的發(fā)展。因此,人們正努力發(fā)展一種有效而經(jīng)濟(jì)可行的過(guò)濾介質(zhì)。通過(guò)使用玻璃纖維織物介質(zhì)，涂上一層薄的陶瓷，并用一個(gè)特別設(shè)計(jì)的固定器將其固定，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。這一新的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)于大多數(shù)的空氣都具有良好的耐化學(xué)性,而對(duì)于氟氣和強(qiáng)堿性氣體除外。首次經(jīng)驗(yàn)(催化劑粉塵的回收)，溫度在300至400℃之間，其效果良好〔32〕。 7. 總結(jié) 從難分離塵土物中分離出固體和液體顆粒的方法是多種多樣的。綜觀顆粒分離的物理基本原理,不難發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的解決方案。仔細(xì)分析過(guò)程中的塵土物是設(shè)計(jì)一種氣體凈化過(guò)程的一個(gè)先決條件。要達(dá)到此目標(biāo)的主要方法有: ? 通過(guò)對(duì)顆粒引入附加力來(lái)提高傳送機(jī)的效率(例如氣旋 ) ? 改變粒子集合,使它們能較容易收集 (如凈化器中的非均質(zhì)濃縮) ? 通過(guò)預(yù)涂避免過(guò)濾介質(zhì)堵塞(如焦油收集) ? 系統(tǒng)地研究分離裝置; 可能仍可發(fā)現(xiàn)有令人驚訝的結(jié)果 (如靜電除塵器) , ? 萬(wàn)一燒結(jié), 可能需要改變過(guò)程中的技術(shù)。 Industrial separation of fine particles with difficult dust properties W. Peukert and C. Wadenpohlb a Institute of Particle Technology, Technische Universit?t München, Boltzmannstrasse 15, 85748 Garching, Munich, Germany b Hosokawa Micron GmbH, Welserstr. 9-11, 51149 K?ln, Germany Available online 25 July 2001. Abstract This paper describes possibilities to separate particles with difficult dust properties from gases. Difficult dust properties are related to extreme values of particle size and shape and to the flowability, the adhesion properties or the reactivity of the particles. Special emphasis is given to submicron particles. In cyclones, conductive particles such as diesel soot can be removed by means of additional electrostatic forces. Experimental investigations into wet tubular electrostatic precipitators show that the measured separation efficiencies are much higher than theoretically anticipated. This result is explained by higher particle charges than predicted by the existing charging models. For small flow rates where electrostatic precipitators are economically not feasible, a new type of wet scrubber may be an alternative. The critical issue of surface filters is the adhesion of the dust cake at the surface of the filter medium. Regeneration of the dust cake as well as trends for the separation efficiency can be determined by small coupon testers which can be used for lab investigations and for field tests. Surface filters are widely used in industry for the separation of nanoparticles. Even extremely sticky particles such as tar particles can be removed by surface filters if a precoat layer protects the filter medium. It is shown that by looking at the physical fundamentals of particle separation, new and innovative solutions can be discovered. Guidelines for the separation of particles with difficult dust properties are given. Author Keywords: Dust properties; Cyclone; Electrostatic precipitator; Wet scrubber; Bag filter; Dry scrubbing 1. What are difficult dust properties? Widely used industrial separators for particles from process streams are cyclones, electrostatic precipitators (ESP), scrubbers and filters. In each separator, the particles have to be transported to a collecting surface by transport mechanisms, must adhere to this surface due to adhesion forces (with the exception of cyclones where the particles are transported in a boundary layer flow to the hopper) and must be removed from the separator in order to enable a continuous operation. These principles are summarised in Table 1. Table 1. Collecting surface in gas cleaning devices This paper discusses how the individual separators can be used for collection of particles with difficult dust properties. Considerable progress was made in this field during the last years. Examples are given how the separators are used or may be used in industrial applications. Dust particles are difficult to separate or to handle if, ? the flux density of the particles to the collecting surface is low (i.e. the collection efficiency may become too small), ? the particles do not adhere to the collecting surface (i.e. sticking efficiency is small), ? the particles can not be removed from the collecting surface or from the separator (e.g. due to their strong adhesion forces and/or poor flowability), ? the particles have extreme mechanical or chemical properties (e.g. very hard or very soft particles, particles with high reactivity), ? mixtures of solid and liquid particles do occur. Table 2 summarises difficult dust properties and gives examples how to measure them. A very important parameter is the particle diameter. In inertia-dominated separators (e.g. cyclones, scrubbers), collection efficiency drops sharply for x<1 μm and for very low-density particles. In surface filters, however, even extremely fine particles can be separated with high efficiency due to the sieving mechanism of the dust cake. For fibrous particles, extremely high separation efficiencies may be needed due to the high impact of some type of fibers to human health (e.g. asbestos). Fibrous dust can cause problems due to clogging, an effect which is well-known for instance, in surface filters, when the distance between the individual filter bags is too small. Flowability is an important criteria for the transport of the dust out of the separator. If the particles are sintering, e.g. reactive powder paint particles or particles with chlorine components in high-temperature filtration applications, caking and/or problems due to dust cake removal can occur. Abrasive particles can be harmful in all applications where these particles have a high relative velocity to walls (e.g. near the cyclone apex or near the raw gas inlet in poorly designed bag-houses). Abrasive particles are characterised by specific shapes like sharp edges and high values of their hardness. Typical examples are dusts from grinding or polishing applications or ceramic particles like SiC. In the case of reactive (explosive) particles, special care has to be given to the selection and the design of the individual separators. ESPs, for instance, should generally not be used since spark ignition can hardly be avoided. Hot or glowing particles are a specific problem to fabric filters, which can be solved by keeping an inert protective precoat layer on the filter element surface. Table 2. Difficult dust properties Particles with one or more of these properties occur in a wide variety of applications. These range from the flame synthesis of nanoparticles in the gas phase to condensation aerosols which occur in the wood industry, in soil remediation, in waste recycling processes or in municipal waste incinerators, to name only a few. An overview of the various methods for particle separation can be found in the books from L?ffler [1] and Seville [2]. In this paper, some new methods for separating particles in industrial applications are described. The results were obtained during the years the author spent in industry with Hosokawa Mikropul. 2. Cyclones In cyclones, particles are usually separated by means of centrifugal forces. This limits the applications of cyclones in industrial applications to particles larger than 1–10 μm. Finer particles can only be removed if some additional means are employed. In principle, one possibility is the agglomeration of the particles before or directly in the cyclone. Agglomeration upstream the cyclone, or any other separator, can in principle be realised by employing bipolar charging of the particles by means of electric fields or by using acoustic fields. These methods are so far not very successful in industry. Agglomeration in the cyclone due to hydrodynamic effects is called kinematic agglomeration, according to Mothes and L?ffler [3]. Larger particles settle in the centrifugal field faster than smaller ones and may therefore collect some of the finer particles. Although this effect can, in pri