泡沫法團(tuán)聚細(xì)微顆粒物的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

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

2、估算。通過(guò)CCD拍攝精細(xì)霧化噴嘴噴出的團(tuán)聚液泡沫流動(dòng)過(guò)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(qiáng)了團(tuán)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(tuán)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(tuán)聚液氣泡直徑偏大，CMC（羧甲

3、基纖維素鈉）團(tuán)聚液氣泡直徑介于兩者之間。0.2%CMC團(tuán)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(shí)，氣泡直徑大多分布在100～300μm粒徑范圍，符合理論計(jì)算的團(tuán)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(guò)自行設(shè)計(jì)建立的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析泡沫團(tuán)聚劑種類、濃度、溫度，噴淋層數(shù)及除霧器層數(shù)等因素對(duì)細(xì)微顆粒

4、物脫除效率的影響。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)泡沫團(tuán)聚劑能有效的將煙氣中細(xì)微顆粒物粘附團(tuán)聚形成顆粒團(tuán)。在PAM、CMC和XTG三種團(tuán)聚劑中，XTG的團(tuán)聚作用最為明顯；經(jīng)0.1%XTG團(tuán)聚液噴淋團(tuán)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(tuán)聚液在80℃下，對(duì)細(xì)微顆粒物團(tuán)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(tuán)聚除霧后尾氣中顆粒物濃度；增加孔板除霧器數(shù)量對(duì)團(tuán)聚效果影響不大。
　　最后，結(jié)合實(shí)

5、驗(yàn)中的進(jìn)出口參數(shù)，利用Fluent軟件中的 PBM模型進(jìn)行數(shù)值模擬研究。僅對(duì)噴淋段與順流段進(jìn)行模擬。參照實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)調(diào)整模型及其參數(shù)，獲得符合實(shí)驗(yàn)工況的流動(dòng)模擬，從而分析得到泡沫法團(tuán)聚細(xì)微顆粒物的機(jī)理；隨泡液比的增加，顆粒物團(tuán)聚作用更為明顯，氣泡對(duì)團(tuán)聚起主要的作用；團(tuán)聚液粘度增大對(duì)顆粒物團(tuán)聚起促進(jìn)作用，但過(guò)大會(huì)影響霧化從而影響團(tuán)聚。本研究的泡沫團(tuán)聚細(xì)微顆粒物的機(jī)理是滿足所需氣泡條件下，細(xì)微顆粒物不斷粘附浸沒(méi)在氣泡表面，當(dāng)團(tuán)聚了顆粒物的氣泡