外文翻译-含难分离尘土物的细微颗粒物的工业分离.doc

1、目 录含难分离尘土物的细微颗粒物的工业分离11. 什么是难以分离的尘土物？12. 旋风除尘器33. 静电除尘器53.1. 一般说明53.2. 实验装置63.3. 计算结果54. 湿式净化器95. 织物过滤器105.1.织物过滤器对纳米级颗粒物的分离105.2.符合应用要求的过滤介质的选择125.3.干式净化器136. 高温过滤157. 总结16Industrial separation of fine particles with difficult dust properties171. What are difficult dust properties?182. Cyclones203.

2、 Electrostatic precipitators233.1. General remarks233.2. Experimental set-up233.3. Results254. Wet scrubber285. Fabric filters315.1. Fabric filters for separation of nanoparticles315.2. Selection of filter medium for demanding applications335.3. Dry scrubbing356. High-temperature filtration387. Summ

3、ary-39含难分离尘土物的细微颗粒物的工业分离W. Peukert and C. Wadenpohl Institute of Particle Technology, Technische Universitt Mnchen, Boltzmannstrasse 15, 85748 Garching, Munich, Germany Hosokawa Micron GmbH, Welserstr. 9-11, 51149 Kln, Germany Available online 25 July 2001.摘要这篇论文描述了把粒子从粘性大的尘粒中分离出来的可能性。尘粒的难分离特性与微粒大小的

4、极值和形状，以及与流动性，黏附特性或微粒的反向运动有关。其特点是与超微末微粒粘性较好。在气旋里，导电的微粒比如说柴油烟能依靠附加的静电力去除。根据实验研究表明，在湿式管状静电除尘器里，标准的分离(除尘)效率远高于理论的预期值。与现有充电模型的预期值相比，更高的微粒负荷解释了这一结果。对于小流量，静电除尘器在经济上是不可行的，一种新型的湿洗气器也许是另外一个选择。表面过滤器的重要问题是尘土块的黏附在过滤介质的表面。用于实验室研究和实地试验的小型检测器可用来测量尘土块的再生以及分离效率的变化趋势。表面过滤器广泛用于工业上极小微粒的分离。如果滤料层保护过滤介质，那么即使是极粘性微粒例如沥青微粒也可以

5、被表面过滤器去除。这表明通过看微粒分离的物理基本原理，可以发现创新的解决办法。对于含有难分离尘土物的微粒的分离给出指导方法。关键词：尘土物,气旋,静电除尘器,湿洗气器,布袋除尘器,干式净化器1. 什么是难以分离的尘土物？把微粒从工业生产流体中分离出来的用途广泛的工业分离器是旋风除尘器、静电除尘器，洗气器和过滤器。在每台分离器中，微粒必须通过传输机被运输到收集表面并因黏附力而粘附在这表面 (旋风除尘器除外，在旋风除尘器里微粒被运输到界面层)，而且能从分离器中将颗粒去除从而达到连续工作。表格1总结了这些原理。表格1.气体处理设备中的收集表面收集表面除尘器类型传输机制非渗透性壁面旋风除尘器静电除尘器

6、离心力静电力渗透性壁面表面过滤器主要是筛分小滴湿洗气器主要是惯性颗粒，纤维颗粒状床，纤维过滤器惯性，拦截，扩散，静电力本文谈论某个分离器如何用于含有难分离尘土物的微粒的收集。去年，这一领域取得了相当大的进步。举例子说明分离器如何用于或可以用于工业应用。假如出现以下情况，尘粒的分离或处理将会变得困难。 到达收集表面的微粒流量密度较低。 (即，收集效率也许变得很小) 微粒不粘附在收集面(即，黏附效率是小的)， 微粒不可能从收集面或分离器中除去 (即，由于他们具有较强的黏附力和较差的流动能力) 粒子具有极端机械或化学性质(如非常硬或非常柔软的粒子,高活性粒子) 出现固体和液体微粒混合物。表格2总结了

7、难以分离的尘土物,并举例说明如何测量它们。一个非常重要的参数就是粒径。在惯性主导的分离器里(如旋风除尘器,净化器)，对于粒径小于1m和密度极低的颗粒，其除尘效率明显下降。在表面过滤器中,即使是极细微颗粒也能用尘土块筛分装置以高效率分离出来。对于纤维状颗粒，由于有些类型的纤维对人体健康有着严重的影响，可能要求达到极高的分离效率(例如石棉)。由于堵塞，纤维尘可能导致某些问题,这一效应是人所共知的,在表面过滤器里，当距离介于单个滤袋时，这一效应就会很小。对于除尘器清灰，流动性是一个重要的指标。如果这些微粒烧结,例如: 在高温过滤应用中，活性粉末涂料粒子或含氯粒子，由于尘土块未能及时清除，可能发生结块

8、等问题.在所有这些应用中,磨料微粒可能是有害的,这些粒子相对于墙壁具有很高的速度(如在密封性不好的布袋室里，在靠近旋风除尘器顶端或接近原料进气口的地方)。磨料微粒通过特殊的形状如锋利的边缘和高硬度来表现它们的特性。典型的例子是研磨或抛光产生的粉尘或陶瓷颗粒如碳化硅。对于活性 (爆炸性)粒子，必须特别小心单个分离器的选择和设计。比如，一般不应该使用静电除，因为难以避免火花点火。对于布袋除尘器，发热或发光的粒子是一个特殊的难题，在过滤元件表面加上一层惰性防护滤料层可以解决这一难题。 表格2.难以分离的尘土物尘土物方法描述注释细微颗粒直径，x1m尺寸测量，如光散射，活性检测器在气旋，净化器及静电除尘

9、器中分离效率低，在表面过滤器中压降高低密度颗粒比重瓶沉降速度小，惯性作用小纤维颗粒形状分析可能要求极高的分离效率，烧结自由流动颗粒剪切测试（如Jenike,环状剪切测试仪），静止角形成尘土块粘性颗粒，烧结颗粒剪切测试，静止角烧结，织物过滤器中的再生问题研磨颗粒硬度，形状分析颗粒以高速度腐蚀空间活性（爆炸性）颗粒具体环境中的颗粒活性（TG/DTA,DSC）要求压力或压力震动阻力设计热颗粒考虑向上流动的作用单元（如锻烧炉，火炉等）过滤介质的破坏具有一个或多个这些特性的微粒出现在各种不同的应用中。其范围从气相里的纳米火焰合成到缩合气溶胶，比如，木材工业,土壤修复,回收过程或城市垃圾焚化炉。对于颗粒分

10、离的各种方法的综述,可以在书本Lffler 1 和 Seville 2上找到。这篇论文描述了在工业应用上用于分离颗粒的一些新方法。2. 旋风除尘器在旋风除尘器中，颗粒一般通过离心力分离。这就限制了当颗粒粒径大于110m时，旋风除尘器在工业上的应用。如果使用一些附加的方法，那么就能去除更细微的颗粒.原则上说,提前或直接在气旋里聚集颗粒是可能的。聚集逆流的旋风除尘器或任何其他分离器，原则上可以通过电场或声场改变粒子的双极充电，从而改善除尘效果。到目前为止，这些方法还不能非常成功地应用在工业上。根据Mothes 和 Lffler 3，由于流体动力效应，在气旋里的聚集块叫做运动学结块。比起小颗粒，较大

11、的颗粒能更快地沉淀在离心区内,因此只能收集到少许更微细的粒子。原则上，虽然这种效应能解释实验上人所共知的分离效率随原料气浓度的增加而增大的现象,但是这种作用太弱，不能分离大量的纳米级颗粒物。Iinoya 4用漏斗从小旋风除尘器中提取了少量的气体，研究粒径为76 mm的颗粒的分离。 Iinoya证明了要分离粒径为0.3m的颗粒是可能的。 Wadenpoh在他的博士学位论文5中证明，在旋风除尘器中通过附加的静电效应能分离纳米级的颗粒物。 笔者调查了某一汽车柴油机所排放的柴油炭黑粒子的分离，这一汽车柴油机是通过一改良气旋的。这个气旋装有中央电极。在电极和气旋墙体之间应用高电压,使颗粒由于电晕放电而被

12、充电。Wadenpohl指出直径10-30nm的原始粒子因电场力向风墙运动,在那里形成直径几微米的相对较大的集合体。收集的粒子可再充电以达到集电极的电压. 因此, 电场线聚集使收集的颗粒作为核晶生长料. 通过两个机制可以解释来自收集面的集合体的分离.收集结构引起的两个象力集中在边界层的喷射电极和流体力上，并能使集合体从收集面6上除去。然后这些微粒在边界层里流向一个小出口,在出口处提取总流量的5-10%。这一原理适用于流量约1000m3/h的情况(见图. 1). 展示这个图的实际大小图.1 静电旋风除尘器示意图在一台固定式柴油机后测试这台旋风除尘器。测试发现，根据流量(即在旋风除尘器里的停留时间

13、)和外加电压(见图.2)，质量的具体分离效率介于50%到80%之间。展示这个图的实际大小图.2 静电旋风除尘器的总分离效率（以质量为标准）然而，这一原里只适用于导电粒子。实验产生烟硅土而失败有两个原因: 在低浓度时，颗粒能被分离却未能从器墙中除去；在浓度为1g/m3或以上时, 由于空间电荷效应，电场失效。因此, 当单个离心力太弱而不能达到实际的分离效率时，纳米级颗粒物的分离效率就会下降。综上所述,当质量浓度低于约1g/m3时，导电纳米级颗粒物在静电旋风除尘器里能被分离。分离效率是由粒子在旋风除尘器中的停留时间和电场强度决定的.3. 静电除尘器3.1. 一般说明静电除尘器主要用来处理粒径大于1m

14、的颗粒，以及电阻系数介于104 到1011 cm的粉尘。由于反电晕效应，电阻系数太高的粒子会造成一些问题,而导电粒子可能带相反的电荷,因此不能粘附在收集电极上(再飞扬)7。当气体含有可压缩的成分或液体微粒时,在所有干燥运行的分离器中，会引起堵塞问题.而改用湿式静电除尘器就可以解决这一问题，而且收集效率高，能耗低。 在这项研究中,对一个湿式管状静电除尘器进行研究。在单管里调查运行情况，其操作比较简单，这是管状静电除尘器的一个优点。这篇论文描述了静电除尘器的一个特点，就是用液膜连续灌淋收集电极。这种技术的优点如下。在收集电极上灰尘层的形成是可避免的,因此,没有再飞扬或屏蔽问题。对于喷灌淋静电除尘器

15、，当进行冲洗时，其电场不会减弱且间歇再生。堵塞的危险性很低,因为液膜阻碍了粒子和收集电极接触。液膜可以接地,因此传导电晕电流。由绝缘材料制造静电除尘器是有可能的(如聚丙烯,聚氯乙烯,增强塑料)，即使当气流含有腐蚀性成分时，这种设计也是符合经济要求的。下面给出这种湿式体静电除尘器的一些实验结果和理论研究8. 3.2. 实验装置图3是实验装置的示意图。管状静电除尘器是用聚氯乙烯制造的。这种材料有着较高的抗化学腐蚀性的优点。作为放电电极,要使用不锈钢线并用一重力将其拉紧。灌淋液以某种方式流入，整个收集电极被一层稀薄的液膜遮蔽。液体排入一个沉淀池, 被收集的颗粒在沉淀池沉淀下来，上层清液则循环回到静电除尘器。随意地,静电除尘器能在浓缩模型中运行。在这种情况下,收集电极被冷却液冷却。如果气体露点相当高, 浓缩蒸气形成一个封闭的薄膜，被收集下来的颗粒就会如上所述以同样的方法被去除。在这两种情况下,液膜可以接地从而传导电晕电流, 这对液体的传导起很好的作用，使其降至10S/cm。微粒由螺旋输送机输送并分散在喷射器里。展示这个图的实际大小图.3