表面活性劑對濕式靜電除塵器工作性能影響
由于濕試式靜電感應除塵器(WESP)具有較高的PM2.5收集效率,因此在工業(yè)生產(chǎn)中的應用日益廣泛。由于界面張力的功效,收縮水在WESP收塵極表面極易產(chǎn)生“干斑”,從而危害除塵的實際效果。為更好地減少“干斑”的產(chǎn)生并提高?除塵效率,在水中加入表面活性劑,分別將十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和羧甲基甲基纖維素鈉的混和水溶液分別作為WESP供液處理,對成膜特性和除塵效率進行了實驗研究,并與傳統(tǒng)型用水作為供液的工作情況進行了對比。當供水率分別為200L/h、400L/h和600L/h時,實驗發(fā)現(xiàn)SDBS水溶液與SDBS-CMC水溶液成膜對比水都有不同水平的提升?;而SDBS-CMC水溶液與SDBS-CMC水溶液的液膜厚度對比水也有明顯的提高;當SDBS-CMC水溶液與SDBS-CMC水溶液作為供液時,與SDBS-CMC水溶液的除塵效率對比水也有不同的提升?。闡明了表面活性劑的應用可以改善濕試電感除塵器的液膜特性,提高除塵效率?。
與干試靜電除塵器(WESP)相比,濕試靜電感應除塵器(ESP)具有?高的除塵效率,尤其在PM2.5的收集效率方面也有顯著提高。但是由于水的界面張力功效在收塵中很容易產(chǎn)生“干斑”從而導致?除塵效率降低[1],不僅“干斑”區(qū)域的煙塵無法用收縮水沖洗,而且由于煙塵導電性差,很容易造成?尺度的電暈放電鎖閉。因此WESP中收塵極液膜的勻稱平滑是保證其高效運行的首要條件之一。
為進一步提高WESP除塵器的成膜性能,眾多專家和學者進行了一系列的科研工作。例如以化學纖維薄膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)型金屬片電級[2-5];或?qū)饘倨扛采a(chǎn)加工[6];或?qū)鉂峆VC板進行刻槽生產(chǎn)加工[7]。上述科研成果均以改變收塵極本身的原料為目地,以光潔的PVC板為收塵極,而PVC板作為最開始由法國魯奇公司開發(fā)、用于WESP工程的一種管式靜電感應式除塵器[8],與之相似的中國東方鍋爐曾使用PPS工程項目塑膠板作為WESP的收塵極[9],眾所周知塑膠類化合物具有很好的耐腐蝕性能,但其吸水性能有待進一步提高[10],在WESP供電中添加表面活性劑以改變其界面張力和粘度,以改善收塵極供液成膜性能,提高其除塵效率[9]。
表面活性劑是一種化學物質(zhì),它可以明顯地降低水溶液的界面張力,它由吸水旋光頭基質(zhì)和憎水的非極性鏈尾組成。在洗滌劑[12]、破乳劑[13]、潤濕劑[14]、發(fā)泡膠[15]的制取和凈化[16]以及消化吸收[17]方面,表面活性劑多用,被各大品牌形象地稱為“工業(yè)化生產(chǎn)的雞精”。在土壤污染治理[18-19]、污水處理[20]、灑水除塵和濕法除塵等環(huán)境友好型企業(yè)中,表面活性劑的應用也不乏先例。年郭敏[21]強調(diào),在水中加入少量表面活性劑,可增強水對礦塵表層的潤濕作用,是提升?水力除塵的合理途徑。目前在電感除塵裝置中,表面活性劑多用于可吸入顆粒物的有機化學團圓劑,如朱洪堂等[22]通過十二烷基苯磺酸納、碳酸鹽和聚合物混凝劑等構(gòu)成三元團圓劑,從改變非均相界面張力、加速濕潤以及改變顆粒表面特性等多個方面協(xié)同作用,促進可吸入顆粒物凝并。劉志媛[23]在濕試式靜電感應除塵器上,選擇羧甲基纖維素鈉和黃原膠作為促進可吸入顆粒物凝結(jié)的團圓劑,提高了除塵效率?。而且對于WESP收塵器用表面活性劑的極布液的研究報道還不多。
除作為表面活性劑外,十二烷基苯磺酸納(SDBS)是一種極佳的陽離子表面活性劑;羧甲基甲基纖維素鈉(CMC)也是一種常用的增粘劑,具有增稠、粘結(jié)、成膜、持水等作用[24]。為進一步改善WESP收塵極的成膜性能,提高除塵效率,采用了SDBS溶液、SDBS-CMC混和水溶液,首先分別精確測量水、SDBS溶液、SDBS-CMC混和水溶液的界面張力和粘度;然后分別對三種介質(zhì)在潔凈PVC收塵極上的成膜性能進行了試驗科學研究;最后在WESP試驗臺上對三種介質(zhì)作為供液時的除塵效率進行了試驗科學研究。
測試設(shè)備及測試方法。
1界面張力和粘度。
兩種化學成分SDBS和CMC均產(chǎn)于天津市某精細制藥廠,純度為分析純,有機溶劑來源為院校飲用水。膠束濃度臨界值是SDBS水溶液的0.05%[25],而CMC作為增粘劑用于工業(yè)生產(chǎn)時,濃度值一般是0.3%~0.5%[26]。因此,本文配有0.05%SDBS溶液、0.05%SDBS溶液和0.4%CMC混和水溶液,并進行了界面張力和粘度的精確測定。測試儀器選用ZL-10型自動界面張力儀和NDJ-5S型數(shù)顯粘度儀。
2成膜速率和液膜厚度
如圖1所示,準確的縮水測量測試系統(tǒng)軟件主要由自動噴射系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、循環(huán)三部分組成,用流量計調(diào)節(jié)自動噴射系統(tǒng)的總供電流量大小,檢測系統(tǒng)主要由感應器、電容器式測微儀、計算機數(shù)據(jù)信息輸出三部分組成。
在PVC吸塵極表面液膜流動平滑后,攝取檢測板表層的成膜圖像,經(jīng)過圖像處理,獲得相對的成膜率。成膜率是指液體濕潤表面面積與布水板所占面積的比率,即:
H=Se?100%
斯特
(1)
公式中:Se是合理的成膜面積,St是布水板的占用面積。
選擇電容器法對供液總流量分別進行200L/h,400L/h和600L/h標準下的PVC收塵極收縮水薄層厚度進行非接觸式精確測量。在實驗中,選選收塵極上分布均勻的4行9列共36個測點,測點位置如圖2所示,測點位置間距分別為69.5毫米,163.5毫米,289.5毫米和349.5毫米。準確測量時,持續(xù)120s的液膜厚度將每隔1秒記錄一次數(shù)據(jù)信息,120s內(nèi)收縮水薄層厚度取平均值,0.1除塵效率。
圖2測量點布置圖
3Distributionofmeasurepoints網(wǎng)站
圖3所示的除塵效率測試系統(tǒng)軟件由四部分組成,分別是加熱型、給粉型、除塵器行為體和排風系統(tǒng)離心式風扇及其附件,其中除塵器行為體又包括放電級、除塵極、布水系統(tǒng)軟件、高壓供配電系統(tǒng)和除塵器外殼等。
阿伊羅特。
12。
4。
5。
2。
6。
7。
1091。
Airinlet。
1318。
1116。
14。
1517。
圖3V-I特性及除塵效率測試系統(tǒng)軟件。
Figure3ExperimentalsystemofV-Icharacteristicsanddustcollectionefficiency1給粉機;2錐形進風風管;3集塵極的排水管道;4高壓氧艙;4高壓氧艙的硅整流器;5除塵器行為主體;6集塵器室內(nèi)放電等級;7集塵室集塵器極片;8吸塵室集塵器極片;8煙塵取樣槍;9取樣槍;10直流變頻離心風機;11離心風機;12離心風機軟啟動裝置;12煙塵排放系統(tǒng)統(tǒng)管;14吸塵泵;15純凈水桶;16吸塵泵;17純凈水桶;18吸塵泵;18吸塵泵輕鈣粉具有穩(wěn)定的物理特性,其粒度為800目地輕鈣粉和800目地輕鈣粉。通過測量上式得到除塵效率: