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    干雾抑尘技术可行性分析

    2020-10-28 14:24:37
    作者:普莱格
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    干雾技术不仅能满足改善呼吸性粉尘湿润性所需要的条件,还能通过云物理学、空气动力学、斯蒂芬流的输送等多种机理实现对“呼吸性粉尘”的捕集。


    上世纪70年代末,美国Colorado矿业学校的斯考温德和布朗在一份研究报告中提出,采用微细水雾捕尘能解决呼吸性粉尘难治理的问题。一般的水雾去除呼吸性粉尘的效果不理想,这主要是因为水雾的粒径过大(粒径200-600m)。从空气动力学原理来说,更细、更接近粉尘粒径的水雾除尘效果越明显。然而,随着水雾越来越细,人们开始担心水雾在捕捉到粉尘之前就会在相对湿度不到100%的空间迅速蒸发。后来经过斯考温德和布朗的进一步研究得知,当水雾蒸发为水蒸汽后就进入了云物理学范畴,这时另一种机理——冷凝核化将起重要作用,这就是水雾不断蒸发,使空气中的水蒸汽迅速饱和,饱和后的水蒸汽会直接在粉尘上凝聚,使尘粒不断增大到10-20m时,可轻易被一般水雾去除。


    3.1空气动力学原理


    根据空气动力学原理,含尘气流绕过雾滴时,尘粒由于惯性会从绕流的气流中偏离而与雾滴相撞被捕捉,即通过粉尘粒子与液滴的惯性碰撞、拦截以及凝聚、扩散等作用实现捕捉,其被捕捉的几率与雾滴直径、粉尘受力情况有关。


    水雾颗粒的粒径越小,粒子之间的黏力就会越大。当水雾粒径达到干雾级时(即小于10m),在“微细粉尘颗?!⑾父晌砜帕!倍嗔髦?,粒子与粒子之间很容易结合在一起,从而使整个粒子不停的变大,最终沉降下来,达到去除粉尘粒子的目的。


    3.2 “云”物理学原理


    由于雾滴微细,部分雾滴会在空气中迅速蒸发,使得局部密闭的捕尘空间中空气的相对湿度很快达到饱和,饱和后的水蒸汽以尘粒为核凝聚形成“云”,并进一步增大成为“雨”落下来。这种机理对抑制亚微米及微米级的粉尘特别有效。


    当微米级干雾抑尘装置工作时,瞬间会在相对密闭的区域产生大量微细干雾,使得该区域的空气湿度迅速饱和,饱和后的水蒸汽与粉尘充分的接触、凝结、沉降,达到抑尘的目的。


    3.3 “斯蒂芬流”的输送机理


    在喷雾区内,液滴迅速蒸发时,必然会在液滴附近区域内产生蒸汽组分的浓度梯度,形成由液滴向外流动扩散的斯蒂芬流;同样,当蒸汽在某一核上凝结时,也会造成核周围蒸汽浓度的不断降低,形成由周围向凝结核运动的斯蒂芬流。因此,悬浮于喷雾区中的“呼吸性粉尘”颗粒,必然会在斯蒂芬流的输送作用下运动,最后接触并粘附在凝结液滴上被湿润捕集。


    这也就是说当某一区域的粉尘被干雾捕集沉降后,其它高浓度区域的粉尘会在斯蒂芬流的输送作用下运动过来,进而持续的与干雾接触、碰撞,直至完成整个捕集的过程。



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