表面活性剂对湿式静电除尘器工作性能影响

  由于湿试式静电感应除尘器(WESP)具有较高的PM2.5收集效率,因此在工业生产中的应用日益广泛。由于界面张力的功效,收缩水在WESP收尘极表面极易产生“干斑”,从而危害除尘的实际效果。为更好地减少“干斑”的产生并提高?除尘效率,在水中加入表面活性剂,分别将十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和羧甲基甲基纤维素钠的混和水溶液分别作为WESP供液处理,对成膜特性和除尘效率进行了实验研究,并与传统型用水作为供液的工作情况进行了对比。当供水率分别为200L/h、400L/h和600L/h时,实验发现SDBS水溶液与SDBS-CMC水溶液成膜对比水都有不同水平的提升?;而SDBS-CMC水溶液与SDBS-CMC水溶液的液膜厚度对比水也有明显的提高;当SDBS-CMC水溶液与SDBS-CMC水溶液作为供液时,与SDBS-CMC水溶液的除尘效率对比水也有不同的提升?。阐明了表面活性剂的应用可以改善湿试电感除尘器的液膜特性,提高除尘效率?。

  与干试静电除尘器(WESP)相比,湿试静电感应除尘器(ESP)具有?高的除尘效率,尤其在PM2.5的收集效率方面也有显著提高。但是由于水的界面张力功效在收尘中很容易产生“干斑”从而导致?除尘效率降低[1],不仅“干斑”区域的烟尘无法用收缩水冲洗,而且由于烟尘导电性差,很容易造成?尺度的电晕放电锁闭。因此WESP中收尘极液膜的匀称平滑是保证其高效运行的首要条件之一。

  为进一步提高WESP除尘器的成膜性能,众多专家和学者进行了一系列的科研工作。例如以化学纤维薄膜代替传统型金属片电级[2-5];或对金属片涂覆生产加工[6];或对光洁PVC板进行刻槽生产加工[7]。上述科研成果均以改变收尘极本身的原料为目地,以光洁的PVC板为收尘极,而PVC板作为最开始由法国鲁奇公司开发、用于WESP工程的一种管式静电感应式除尘器[8],与之相似的中国东方锅炉曾使用PPS工程项目塑胶板作为WESP的收尘极[9],众所周知塑胶类化合物具有很好的耐腐蚀性能,但其吸水性能有待进一步提高[10],在WESP供电中添加表面活性剂以改变其界面张力和粘度,以改善收尘极供液成膜性能,提高其除尘效率[9]。

  表面活性剂是一种化学物质,它可以明显地降低水溶液的界面张力,它由吸水旋光头基质和憎水的非极性链尾组成。在洗涤剂[12]、破乳剂[13]、润湿剂[14]、发泡胶[15]的制取和净化[16]以及消化吸收[17]方面,表面活性剂多用,被各大品牌形象地称为“工业化生产的鸡精”。在土壤污染治理[18-19]、污水处理[20]、洒水除尘和湿法除尘等环境友好型企业中,表面活性剂的应用也不乏先例。年郭敏[21]强调,在水中加入少量表面活性剂,可增强水对矿尘表层的润湿作用,是提升?水力除尘的合理途径。目前在电感除尘装置中,表面活性剂多用于可吸入颗粒物的有机化学团圆剂,如朱洪堂等[22]通过十二烷基苯磺酸纳、碳酸盐和聚合物混凝剂等构成三元团圆剂,从改变非均相界面张力、加速湿润以及改变颗粒表面特性等多个方面协同作用,促进可吸入颗粒物凝并。刘志媛[23]在湿试式静电感应除尘器上,选择羧甲基纤维素钠和黄原胶作为促进可吸入颗粒物凝结的团圆剂,提高了除尘效率?。而且对于WESP收尘器用表面活性剂的极布液的研究报道还不多。

  除作为表面活性剂外,十二烷基苯磺酸纳(SDBS)是一种极佳的阳离子表面活性剂;羧甲基甲基纤维素钠(CMC)也是一种常用的增粘剂,具有增稠、粘结、成膜、持水等作用[24]。为进一步改善WESP收尘极的成膜性能,提高除尘效率,采用了SDBS溶液、SDBS-CMC混和水溶液,首先分别精确测量水、SDBS溶液、SDBS-CMC混和水溶液的界面张力和粘度;然后分别对三种介质在洁净PVC收尘极上的成膜性能进行了试验科学研究;最后在WESP试验台上对三种介质作为供液时的除尘效率进行了试验科学研究。

  测试设备及测试方法。

  1界面张力和粘度。

  两种化学成分SDBS和CMC均产于天津市某精细制药厂,纯度为分析纯,有机溶剂来源为院校饮用水。胶束浓度临界值是SDBS水溶液的0.05%[25],而CMC作为增粘剂用于工业生产时,浓度值一般是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,并进行了界面张力和粘度的精确测定。测试仪器选用ZL-10型自动界面张力仪和NDJ-5S型数显粘度仪。

  2成膜速率和液膜厚度

  如图1所示,准确的缩水测量测试系统软件主要由自动喷射系统、检测系统、循环三部分组成,用流量计调节自动喷射系统的总供电流量大小,检测系统主要由感应器、电容器式测微仪、计算机数据信息输出三部分组成。

  在PVC吸尘极表面液膜流动平滑后,摄取检测板表层的成膜图像,经过图像处理,获得相对的成膜率。成膜率是指液体湿润表面面积与布水板所占面积的比率,即:

  H=Se?100%

  斯特

  (1)

  公式中:Se是合理的成膜面积,St是布水板的占用面积。

  选择电容器法对供液总流量分别进行200L/h,400L/h和600L/h标准下的PVC收尘极收缩水薄层厚度进行非接触式精确测量。在实验中,选选收尘极上分布均匀的4行9列共36个测点,测点位置如图2所示,测点位置间距分别为69.5毫米,163.5毫米,289.5毫米和349.5毫米。准确测量时,持续120s的液膜厚度将每隔1秒记录一次数据信息,120s内收缩水薄层厚度取平均值,0.1除尘效率。

  图2测量点布置图

  3Distributionofmeasurepoints网站

  图3所示的除尘效率测试系统软件由四部分组成,分别是加热型、给粉型、除尘器行为体和排风系统离心式风扇及其附件,其中除尘器行为体又包括放电级、除尘极、布水系统软件、高压供配电系统和除尘器外壳等。

  阿伊罗特。

  12。

  4。

  5。

  2。

  6。

  7。

  1091。

  Airinlet。

  1318。

  1116。

  14。

  1517。

  图3V-I特性及除尘效率测试系统软件。

  Figure3ExperimentalsystemofV-Icharacteristicsanddustcollectionefficiency1给粉机;2锥形进风风管;3集尘极的排水管道;4高压氧舱;4高压氧舱的硅整流器;5除尘器行为主体;6集尘器室内放电等级;7集尘室集尘器极片;8吸尘室集尘器极片;8烟尘取样枪;9取样枪;10直流变频离心风机;11离心风机;12离心风机软启动装置;12烟尘排放系统统管;14吸尘泵;15纯净水桶;16吸尘泵;17纯净水桶;18吸尘泵;18吸尘泵轻钙粉具有稳定的物理特性,其粒度为800目地轻钙粉和800目地轻钙粉。通过测量上式得到除尘效率:

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