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超声波雾化对微细粉尘过滤性能影响研究

作　者: 葛亚勤
导　师: 张卫东
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: PTFE覆膜滤料可吸入颗粒物超声波雾化滤饼过滤阻力滤饼层
分类号: X701.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 202次
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内容摘要

袋式除尘器是一种高效的空气过滤除尘技术。采用PTFE覆膜滤料为过滤材料时,袋式除尘器对可吸入颗粒物(PM10)的捕集效率可达到99.999%。研究表明,袋式除尘器的过滤阻力主要来源于滤饼层。因此,采用有效的方法降低滤饼过滤阻力和研究滤饼层结构对于袋式除尘器的节能降耗具有重要的意义。为降低滤饼过滤阻力和解决二次扬尘问题,本研究尝试将袋式除尘技术与超声波雾化技术相结合,开发出超声波雾化-袋式除尘技术。实验采用2500目滑石粉作为模拟粉尘,以PTFE覆膜滤料为过滤介质,由超声波雾化加湿器提供超声波微细水雾。研究不同的操作条件(雾化浓度、粉尘浓度、过滤速度、过滤方向等)对滤饼过滤阻力的影响作用。本研究拟采用新方法对滤饼层结构进行可视化研究。通过在粉尘中加入固化剂,然后通入超声波微细雾滴来固定滤饼结构并使其达到一定的强度,最后采用电子扫描显微镜拍摄滤饼微观结构。超声波雾化研究结果表明：(1)在最佳雾粉比范围(0.8-1.3)内,过滤阻力明显降低。在这个范围内,相同粉尘负荷条件下,滤饼过滤阻力最低降为不加湿时的30%,有利于除尘过程中的节能降耗；(2)反冲洗频率明显降低。固定过滤压降上限,在最佳雾粉比范围内,反冲洗频率降低50%以上,提高了过滤材料及反冲洗设备的使用寿命；(3)滤饼呈湿态,反冲洗过程中易于剥落、便于运输,且在排灰过程中不会产生二次扬尘。由此可见,超声波雾化-袋式复合除尘技术具有能耗低、粉尘后续处理简单等特点。滤饼结构可视化研究结果表明：(1)相同的粉尘负荷条件下,雾粉比合适时,滤饼结构较未加湿时更为疏松,滤饼空隙率较大,滤饼层较厚,而雾粉比过大时,滤饼结构较未加湿时更为致密,空隙率极小,滤饼层较薄。以上现象直观的解释了超声波雾化浓度对滤饼结构的影响作用；(2)研究发现接近滤膜的一侧的滤饼层结构较为致密,而迎风一侧的滤饼层结构疏松,并出现枝状结构。这也直观的证明了,过滤过程中存在滤饼层压缩现象。该方法耗时短、过程简便,并能直观、真实的反应出滤饼的微观结构。本研究为表征滤饼结构提供了可视化的研究方法,同时直观的证明了超声波雾化技术对于降低滤饼过滤阻力有较大的优势。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
1 文献综述  13-33
  1.1 可吸入颗粒物来源、危害及控制标准  13-15
    1.1.1 可吸入颗粒物的来源  13
    1.1.2 可吸入颗粒物的危害  13-14
    1.1.3 国内外可吸入颗粒物的排放控制的政策法规  14-15
  1.2 颗粒物捕集技术  15-20
    1.2.1 常规除尘技术  15-18
    1.2.2 可吸入颗粒物捕集技术  18
    1.2.3 颗粒团聚捕集微细粉尘的技术  18-20
  1.3 超声波雾化除尘技术  20-28
    1.3.1 超声波雾化技术  20-23
    1.3.2 超声波雾化除尘技术  23-28
  1.4 滤饼形成过程研究  28-31
    1.4.1 滤饼形成机理研究  28-30
    1.4.2 滤饼微观结构可视化研究  30-31
  1.5 本研究的目的和意义  31-33
2 实验部分  33-41
  2.1 实验材料  33-34
  2.2 实验装置及主要组件简介  34-37
  2.3 实验内容及步骤  37-38
  2.4 测试项目及数据处理  38-40
  2.5 实验注意事项  40-41
3 实验结果与讨论  41-67
  3.1 操作条件对滤饼过滤阻力的影响  41-46
    3.1.1 粉尘浓度对滤饼过滤阻力的影响  41-43
    3.1.2 过滤速度对滤饼过滤阻力的影响  43-46
  3.2 加湿方式对过滤压降的影响  46-52
    3.2.1 喷淋加湿方式对过滤压降的影响  46-47
    3.2.2 超声波雾化加湿方式对过滤压降的影响  47-52
  3.3 超声波雾化对滤饼过滤阻力的影响  52-58
    3.3.1 超声波雾化浓度对滤饼过滤阻力的影响  52-54
    3.3.2 粉尘浓度对滤饼过滤阻力的影响  54-56
    3.3.3 最佳雾粉比范围  56-58
  3.4 超声波雾化对滤饼微观结构的影响  58-67
    3.4.1 雾粉比对滤饼表面微观结构的影响  58-60
    3.4.2 雾粉比对滤饼断面微观结构的影响  60-61
    3.4.3 滤饼不同部分的微观结构图  61-67
4 结论  67-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
研究成果及发表的学术论文  75-77
作者简介  77-78
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  78-79

超声波雾化对微细粉尘过滤性能影响研究

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