泡沫法團聚細微顆粒物的實驗研究及數(shù)值模擬.pdf

1、泡沫法團聚細微顆粒物屬于化學(xué)方法團聚細微顆粒物的一種，主要是利用各種化學(xué)試劑通過化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)鍵作用促使細顆粒凝聚變?yōu)榇箢w粒團。泡沫法不同于霧化液滴法，主要是通過霧化噴嘴使得添加發(fā)泡劑與穩(wěn)泡劑的團聚液，霧化成大量氣泡和液滴，形成的泡沫增大了團聚液與含塵氣流接觸的比表面積。隨著粉塵細微顆粒物不斷碰撞氣泡并粘附在氣泡表面，導(dǎo)致氣泡破碎，進而團聚細微顆粒物。
　　首先進行粘附細微顆粒物所需氣泡條件的研究，對氣泡直徑與團聚顆粒物的能力進行

2、估算。通過CCD拍攝精細霧化噴嘴噴出的團聚液泡沫流動過程，利用MATLAB處理圖片，得出霧化氣泡直徑和密度（截面上數(shù)量）大小。結(jié)果表明，采用同一噴嘴，發(fā)泡劑（十二烷基苯磺酸鈉）和穩(wěn)泡劑（椰油酸二乙醇酰胺）的添加增強了團聚液霧化液滴形成氣泡，增加了霧化泡沫的數(shù)量；以PAM（非離子型聚丙烯酰胺）為團聚劑的溶液形成的氣泡直徑偏小，且霧化后液滴和氣泡的數(shù)量密度大，粒徑主要分布在小于200μm范圍；XTG（黃原膠）團聚液氣泡直徑偏大，CMC（羧甲

3、基纖維素鈉）團聚液氣泡直徑介于兩者之間。0.2%CMC團聚液氣泡直徑均勻，氣泡和液滴數(shù)量多；在軸向距噴嘴25cm處，氣泡破碎和聚合趨于穩(wěn)定；噴嘴直徑0.5mm時，氣泡直徑大多分布在100～300μm粒徑范圍，符合理論計算的團聚PM2.5的氣泡條件；隨著溶液溫度的升高，直徑在0～300μm內(nèi)的氣泡顆粒數(shù)量明顯增大。
　　其次，通過自行設(shè)計建立的實驗系統(tǒng)進行實驗研究，分析泡沫團聚劑種類、濃度、溫度，噴淋層數(shù)及除霧器層數(shù)等因素對細微顆粒

4、物脫除效率的影響。實驗發(fā)現(xiàn)泡沫團聚劑能有效的將煙氣中細微顆粒物粘附團聚形成顆粒團。在PAM、CMC和XTG三種團聚劑中，XTG的團聚作用最為明顯；經(jīng)0.1%XTG團聚液噴淋團聚后的排氣中經(jīng)孔板除霧器顆粒物濃度降低為10.6mg/m3；XTG團聚液在80℃下，對細微顆粒物團聚后脫除效率最高，排煙顆粒物濃度為9.4mg/m3；增加噴淋層數(shù)可以有效的減少團聚除霧后尾氣中顆粒物濃度；增加孔板除霧器數(shù)量對團聚效果影響不大。
　　最后，結(jié)合實

5、驗中的進出口參數(shù)，利用Fluent軟件中的 PBM模型進行數(shù)值模擬研究。僅對噴淋段與順流段進行模擬。參照實驗結(jié)果來調(diào)整模型及其參數(shù)，獲得符合實驗工況的流動模擬，從而分析得到泡沫法團聚細微顆粒物的機理；隨泡液比的增加，顆粒物團聚作用更為明顯，氣泡對團聚起主要的作用；團聚液粘度增大對顆粒物團聚起促進作用，但過大會影響霧化從而影響團聚。本研究的泡沫團聚細微顆粒物的機理是滿足所需氣泡條件下，細微顆粒物不斷粘附浸沒在氣泡表面，當(dāng)團聚了顆粒物的氣泡