1、第31卷第9期2008年9月EnvironmentalScience&TechnologyVol.31No.9Sep.2008空氣過濾中氣體流速對濾餅的影響丁建東2,唱鶴鳴2,石健2,沈恒根I(1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海2000511;2.南通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院.江蘇南通226007)摘要:研究r過濾風(fēng)速對波餅空隙率的影響.同時研究了反吹風(fēng)速與濾餅殘余阻力的關(guān)系,并進一步探討了濾餅與濾料附看力的計算一靖果表明:過波速度的用加會導(dǎo)致濾餅層阻力增加和空隙率的減少.過濾速度的增加會等致濾餅層殘余阻力的增加，利用反吹風(fēng)速與壓力損失的變化關(guān)系.可以估算得到粉塵與濾料的附著力。關(guān)鍵詞:空氣

2、過濾；濾餅；壓力損失：波餅空隙率中圖分類-：X131.1文獻標(biāo)志碼:A文章編號:1003-6504(2()08)09-0014-02InfluenceofGasVelocityonDustCakeduringFiltrationDINGJian-dong'2,CHANGHe-ming2,SHIJian2,SHENHeng-gen1(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,DonghuaUniversity,Shanghai2000511,China；2.SchoolofChemistryandChemicalEngineering,Na

3、ntongUniversity.Nantong226007,China)Abstract：Influenceofgasvelocityondustcakeduringfiltrationaswellasrelationsofreverseflowandresidualpressurewasinvestigatedexperimentally.Cake/filteradhesionforcewasalsodiscussed.Resultsshowedthatporosityofdustcakedeceasedandpressdropofcakeincreasedwithvelocityoffil

4、trationincreased.Pressuredropoflestcakeincreasedwithvelocityoffiltrationincreased.Cake/filteradhesionforcewasestimatedbyusingrelationofpressuredropandgasvelocityofreverseflow.Keywords：gascleaning；dustcake;pressuredrop；cakeporosity引風(fēng)機汽今社會工業(yè)生產(chǎn)的&速發(fā)展，在給人們帶來許多方便的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題。空氣中含有大量的有害氣體和微細粒子，對人類的呼

5、吸系統(tǒng)、免疫功能、心血管系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等造成了嚴(yán)重的危害1閂。減少空氣中微細粒子的排放對于保護環(huán)境、保障人們的身心健康是至關(guān)重要的。袋式除塵器是治理大氣污染的高效除塵設(shè)備之一。袋式除塵器的最大優(yōu)點就是除塵效率高，粉塵排放濃度町達到lOmg/Nn?以下，甚至更低I。袋式除塵器主要是通過纖維濾料對含塵氣體進行過濾，而凈化氣體。粉塵在沉積在濾料上形成濾餅，由于濾餅的形成，而使壓力損失增加，當(dāng)壓力損失達到一定的值時，就要進行清灰，以便使過濾能繼續(xù)進行。這就要求對濾餅的結(jié)構(gòu)，濾餅與濾料的附著力進行研究，以使達到最佳過濾效率和最低的壓力損失。另一方面，對于濾餅的結(jié)構(gòu)，濾餅與濾料的附著力的研究，可以使清

6、灰操作更右效更經(jīng)濟。避免過度清灰造成對濾料的損害，延長濾料的使用壽命。1實驗裝置與操作實驗情況:采用石灰石粉體作試驗粉塵，其*均粒徑為22pm,密度為2730kg/m發(fā)塵器的發(fā)塵量為l()g/m調(diào)節(jié)氣體流量使達到相應(yīng)的過濾速度，每1分鐘記錄壓力損失。本實驗所采用的過濾材料是玻纖為基布的聚苯硫醮氈，過濾面積為0.0225m2,其對上述石灰石粉塵的過濾效率為100%。在反吹風(fēng)實驗中,調(diào)節(jié)反吹氣體流速，使其速度達到相應(yīng)的值，記錄壓力損失。發(fā)塵器測"罕6濾料圖1實驗裝置圖Fig.lDiagramoftheexperimentalequipment2結(jié)果與討論收稿日期:2007-04-03;修

7、回2007-11-20基金項目：南通巾科技局基金項0(25011);江蘇省商校fl然科學(xué)研究計劃項H(O5KJD43O163)作者簡介:丁建東(197O-),男.講師.博土研究生.從*空氣中化和過泌技術(shù)研究.(手機)013813723011(電子后箱)dinR.jd丁建東，等空氣過濾中氣體流速對濾餅的影響153000250020002.1過濾圖2為四個不同過濾風(fēng)速條件下，濾餅層質(zhì)址與壓力損失的關(guān)系。圖2中表明在過濾過程中壓力損失隨著濾餅層厚度的增加而上升，另-方面對于相同的粉塵量，由于過濾速度的不同,壓力損失隨著過濾速度的上升而上升。這是由于過濾速度增大，使形成的濾餅層更加致密，空隙率減少，從

8、而使壓力損失增加。匕=0.044nVsr0.059m/s>；-0.067m/sV,0074m/s15001000500345678910II圖2濾耕質(zhì)詠與火力損失之間的關(guān)系Fig.2I'hcrelationofpressuredropandthemassofdustcakeduringfiltering過濾器的壓力損失訶用達西公式表示為：P=KVf+K2VfW(1)其中32分別為過濾器和粉塵層的阻力系數(shù)；V/為過濾速度;W為粉塵質(zhì)最。也就是說，其中的粉塵層的阻力系數(shù)吊2隨著過濾速度的上升而增大。2.2空隙率從圖2中還可以看出，對于相同的粉塵信，由于過濾速度的上升，過濾器的壓力損失

9、也逐漸增加，主要是由于濾餅層被壓縮導(dǎo)致濾餅層空隙率誠少。濾餅的空隙率是濾餅結(jié)構(gòu)的一個非常重要的參數(shù),它與過濾器的壓力損失和清灰的難易有著密切的關(guān)系。由于濾餅層的脆弱，很難對其進行實驗測量。Aguiar和Coury提出了一個對空隙率的估算公式叫AP_=150£1£)!_,/xvz+L7511r£l,P<v/(2)式中為濾餅層厚度;，為粉塵的直徑;p,為含塵氣體密度欄為含塵汽體粘度;；為濾餅層空隙率;七為過濾速度。當(dāng)濾料的捕集效率很高，此時沉積在濾料上的濾餅層質(zhì)量為：W=LApp(I)(3)式中：W為濾餅層質(zhì)ltt;A為濾料的過濾面積;Pp為粉塵粒子的密度。這樣

10、由上述(2)、(3),得到里=住*房給+互'.務(wù)盆(4)tApdp2c3Appdp通過在實驗條件下,測定濾料壓力損失與時間的關(guān)系,用方程(4)可以估算出濾餅層的空隙率大小。2.3粉塵層阻力系數(shù)由于(4)式中右邊第二項的值很小，可以忽略，此時，與(1)式比較有，濾餅層阻力系數(shù)：150£1-1._a(5)另外濾餅阻力系數(shù)的實驗計算可以為叫_AP.A(g通過測定不同時間濾料E濾餅層的質(zhì)量與壓力損失，根據(jù)式(5).(6)就可估算出濾餅層的空隙率大小。結(jié)果列于表lo表1空隙率計算結(jié)果Table1Theresultsofcakeporosity過濾速度v,(m/s)0.0440.0590

11、.0670.074kXx10*S-')5.307.588.6()9.81空隙率&0.300.270.260.252.4反吹清灰從圖3中可以看出，隨著反吹風(fēng)速的增大，反吹阻力也增大。這時的壓力損失主要是由于過濾器的阻力和殘余粉塵層的阻力所導(dǎo)致。阻力與反吹風(fēng)速度呈線性相關(guān)，其斜率等于過濾器的阻力系數(shù)，其截距表示濾餅層的殘余阻力。過濾時過濾速度較大的，其殘余阻力也較大，說明其清灰的難度程度與過濾速度呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。研究這個關(guān)系對提高過濾材料的壽命有著重要的意義。因為過大的過濾速度不僅導(dǎo)致較高的壓力損失，還導(dǎo)致清灰變得更加困難，從而增加設(shè)備的運行成本,減低過濾材料的使用壽命。匕-0.

12、044m/s350300250200)50100實淼依線性擬合實凝值稅件擬合匕=0059m/s£宓變5凹-0067m/s350300250200150)00實會值線性擬合匕=0074m/s46810120<|_''>-02468101250'02468101250I一''一'一'一'一024681012反吹風(fēng)速而min反吹風(fēng)速，mmin反吹風(fēng)速,m,min反I吹風(fēng)速Simin陶3反吹風(fēng)速與壓力損失之間的關(guān)系Fig.3Therelationshipofpressuredropandgasvelocityofre

13、verseflow(下轉(zhuǎn)第32頁)2.5粉塵層附著力的估算32第31卷nutrientremovalfromsalinewastewaterinasequencingbatchreactorJ.EnzymeandMicrobialTechnology,2004,(34):313-318.2DanNP.Comparativeevaluationofyeastandbacterialtrcatmentofhighsalinitywastewaterbasedonbiokincticcoefficients.BiorcsourccTechnology.2003,87(1)：51-56.31何健，洪清

14、，李順鵬，等.耐鹽降解苯乙酸類菌株Al(ArthrobacterspaAl)的分離和特性研究J.環(huán)境學(xué)報,2002,22(3):374-378.41金建云.李芳，林開春.高效油脂降解菌的篩選及其降解影響因素的初步研究UL華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006,25(4)：400-403.51李艷紅.高鹽度石油開采廢水的處理研究D.桂林:桂林工學(xué)院碩士論文,2(X)5.61魏吶，王詳河,李風(fēng)凱，等.復(fù)合高效微生物處理高含鹽石油開采廢水UL城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(6):1()-12.(71侯樹宇，張清敏,余海晨，等.多環(huán)芳燒花高效降解菌的篩選及其降解性能的研究J.南開大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),200

15、6,39(2):71-74.(8徐利娜，孫清，葛竟峰，等.降解生物質(zhì)氣化焦油廢水菌種的分離篩選J.可再生能源,2(X)6,5(129):19-21.9唐玉斌，毛莉，呂錫武，等.一株患:降菌的分離鑒定及降解特性研究UL環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2007,30:11-13.(上接第15頁)在清灰過程中，由于粉塵層與濾料的附著力，使部分粉塵殘留在濾料上,在一定范圍內(nèi)，其附著力可由估算出氣式中:AP為反吹時濾料的壓力損失;"為反吹風(fēng)速為殘余壓力損失，表示粉塵在濾料層上單位面積的附著力。另外根據(jù)文獻8團聚的球形粒子間的斷裂強度為：o-；=().0461(7)£dP*式中:H是Hamaker常數(shù)

16、，對于-般材料其平均值為8X10-R；。是粉塵層粒子間的距離。粒子與濾料間的附著力比粒子間的附著力要強。粉塵層從濾料上脫落是由于粒子間團聚的破裂，殘留在濾料上的粒子成單層吸附。此時粒子間斷裂強度可認為等于粒子在濾料上單位面積的附若力。本實驗得到的粉塵在濾料上的附著力以及計算得到的粒子間距離列于表2。表2附著力與粒子間距的計算結(jié)果Table2Hieresultsofadhesionforceanddistancebetweenpartides過濾速度(m/s)空隙率£單位面積的附若力AP<(N/m。粒子間距離0(10F)0.0440.3063.452.4«0.0590.

17、2784.682.310.0670.2693.822.250.0740.25102.692.21由此估算得到的粒子間距離為2.4Bxl0%2.2lx1(廣m,這個距離與實際相符合。一般團聚粒子間的距離為4xlO-10和4x10之間圈。表明這種估算粒子與濾料間的附著力是合理的。3結(jié)論(1) 過濾速度的增加會導(dǎo)致濾餅層阻力系數(shù)的增加和空隙率的減少。(2) 過濾速度的增加會導(dǎo)致濾餅層殘余阻力的增加，導(dǎo)致不完全清灰。(3) 利用反吹風(fēng)速與壓力損失的變化關(guān)系，可以估算得到粉塵與濾料的附著力。參考文獻1 BJTurpin,PSaxena,EAndrews.Measuringandsimulatingpar

18、ticulateorganicsintheatmosphere:problemsandprospectsJ.AtmosphericEnvironment,2000,34:2983-3013.2 范柏祥，孫熙，,王金波.可吸入細顆粒物的治理J.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2003(3):31-33.FanBo-xiang,SunXi,WangJin-bo.ControlandpreventionofabsoqjtivefineparticulatcsJ.ChinaEnvironmentalProtectionIndustry,2OO3(3)：31-33.(inChinese)陳隆樞.從除塵技術(shù)的發(fā)展看袋式除塵濾料J.產(chǎn)業(yè)用紡織品,2()02(10):25-28.ChengLong-shu.BagfiltermediabasedondevelopmentofdustcollectiontechnologyJ).TechnicalTextiles,2002(10)：25-28.(inChinese)趙毅，王志軒,馬雙忱，等.袋式除生器在燃煤電廠的應(yīng)用與前景J.華北電力大學(xué)學(xué)報.2003(6):90-93.ZhaoYi,WangZh