一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超重力除尘技术领域，具体涉及一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置和方法。
【背景技术】
[0002 ]细颗粒物(又称PM2.5)是指空气动力学直径小于2.5μπι的粉尘，其比表面积大，能够吸附各种有毒、有害物质并沉积在人体肺部，导致心脑血管疾病和肺癌，严重危害人体健康，也是近年来频繁发生“雾霾”现象的罪魁祸首。燃煤发电、化工、冶炼、石油加工等固定污染源排放的工业废气中，含有大量细颗粒物，难以被常规除尘器脱除，成为细颗粒物的主要来源。
[0003]超重力旋转填料床是一种新型的高效除尘设备，将离心沉降、机械旋转碰撞、惯性碰撞、液滴捕捉等多种除尘机制集于一体，除尘效率高，压降低，液气比小，占地面积小。近年来在除尘方向有了很多工业化应用，但对于其脱除细颗粒物(粒径为1_75μπι)的报道较少。国内有文献报道华南理工大学使用峰值粒径为4.73μπι的滑石粉模拟微米级颗粒物，采用多级离心雾化超重力旋转床来脱除细颗粒物，可以在气量600m3/h，液量0.6m3/h，转速1400r/min的操作条件下达到97%的除尘效率。但其缺点是所需要的转速高，仅适合于实验室规模研究，难以工业化推广。且处理粉尘浓度小，仅为4g/m3，按照以往实验经验，旋转填料床在低转速、高粉尘浓度下容易出现填料堵塞现象，导致设备无法连续运行。总的来说，现有结构的旋转填料床对细颗粒物的脱除效率仍然不是很高，运行不稳定，工业化推广受到阻碍，有待改进。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有超重力除尘方法气体在旋转填料床中停留时间过短，来不及被液滴捕捉即被排空;虽然旋转填料床的总除尘效率高，但对细颗粒物的脱除率仍然较低；需要大于1000r/min的转速才能达到较高的除尘效率，能耗高，不稳定;处理高浓度含尘气体时易造成填料堵塞，无法连续运行等问题，提供了一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置和方法。
[0005]本发明由如下技术方案实现的:一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置，包括设有气体进出口和液体进出口的超重力旋转填料床，超重力旋转填料床的气体进口通过涡街流量计连接含尘气源，液体进口通过液栗连接储液槽，液体出口通过U型液封装置连接储液槽，所述超重力旋转填料床的气体进口切向设置于超重力旋转填料床壳体外部，气体进口处安设回形导流进口板，超重力旋转填料床内设有填料层，填料层的填料为塑料鲍尔环填料。
[0006]所述回形导流进口板为挡板沿气体进口交替穿插安设，回形导流进口板长度为气体进口管道直径的三分之一，回形导流进口板的宽度为回形导流进口板长度的二分之一。所述塑料鲍尔环填料表面设有糙面压纹，塑料鲍尔环填料的外径为16_50mm。所述超重力旋转填料床为错流旋转填料床。
[0007]利用上述超重力脱除气体中细颗粒物的装置脱除气体中细颗粒物的方法，具体步骤如下:含尘气体从含尘气源经涡街流量计后，沿回形切向进入超重力旋转填料床中，储液槽中的反应液由液栗输送至超重力旋转床，气液两相在填料层接触反应，完成脱除气体中的细颗粒物，反应后的液体从液体出口排出，经过U型液封装置后进入到储液槽中循环使用;脱除细颗粒物的气体经气体出口排出超重力旋转填料床;所述储液槽中的反应液为质量浓度为0.01-0.1%的发泡剂溶液，所述通入超重力旋转填料床的气体气速为10?20m/s。
[0008]所述超重力旋转填料床的转速为400-600r/min，超重力旋转填料床的气相压降为150-200Pa，超重力旋转填料床中的液气比为0.2-0.4L/m3。所述储液槽中的发泡剂溶液为水中加入十二烷基硫酸钠、span系列或tween系列的表面活性剂和润湿剂，配置成质量分数为0.01%~0.1%的发泡剂溶液。
[0009]本发明将传统的错流旋转填料床进气口加以改进，改为切向回形进入。此改动将气流方向由原来的竖直向上运动改变为顺时针旋转向上运动，避免进入填料前的一股射流突然转入较大管道中，其速度较大、能量较高的颗粒不经过填料而出去。避免产生边界层分离，引起涡流，减小了气体的缓冲力，进而减小湍动。延长了气体在床体内的停留时间，有利于液滴和液膜对粉尘的捕集过程。同时，气流方向的改变增大了尘粒与液滴之间的相对速度，使尘粒受到的惯性碰撞作用增大，提高了除尘效率。
[0010]向水中加入发泡剂，配置成质量浓度为0.01%?0.1%的发泡剂溶液，溶液的表面张力显著降低，经过液体分布器的发泡剂溶液受到离心力的作用分散到旋转的填料上，形成大量的泡沫粒子群，具有更大的总面积和总体积，更小的表面张力，几乎可以捕集所有与其相遇的粉尘，尤其对细颗粒物具有更强的凝聚能力，可以显著降低液气比和转速，提高旋转填料床对细颗粒物的脱除效率。
[0011]为了提高发泡剂的泡沫发生量，对旋转填料床的填料进行了改进，通过实验对比，发现鲍尔环型填料的发泡量大于丝网填料，且塑料材质的填料更加轻便，旋转填料床的气相压降也减小至200Pa，而鲍尔环型填料的空隙率远大于丝网填料，降低了处理高浓度含尘气体时填料堵塞的可能，通过进一步对其表面进行压纹处理，使之糙化，以此提高填料的真实面积，在通入液体后，使润湿面积增大，提高了其捕获颗粒的能力，有助于泡沫的产生，降低设备压降的同时解决了处理高浓度含尘气体时填料堵塞的问题。
[0012]本发明解决了传统方法的以下问题:(I)气体在旋转填料床中停留时间过短，来不及被液滴捕捉即被排空；(2)虽然旋转填料床的总除尘效率高，但对细颗粒物的脱除率仍然较低；(3)需要大于1000r/min的转速才能达到较高的除尘效率，能耗高，不稳定；(4)处理高浓度含尘气体时易造成填料堵塞，无法连续运行。
[0013]本发明与现有的超重力湿法除尘方法相比具有以下特点:改进后总除尘效率高达99.6%，分级效率也较传统超重力除尘方法有显著提高，其中，PM2.5的脱除率为95%以上，PM1.ο的脱除率为88%以上，更适合脱除气体中的细颗粒物。脱除细颗粒物适宜的液气比为
0.2?0.4L/m3，液体可循环使用，虽然添加了微量发泡剂，经济成本仍然降低了20%。运行更稳定，能耗更低，更适合工业应用。超重力旋转填料床的填料为塑料鲍尔环，孔隙率大，处理高浓度含尘气体时不堵塞，可连续运行。脱除细颗粒物时气相压降为150?200Pa，较以往的超重力除尘设备减小了至少50%。改进后的超重力旋转填料床的重量更为轻便，方便运输。
【附图说明】
[0014]图1为本发明所述一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置的结构示意图；图2为超重力旋转填料床的结构示意图；图3为回型倒流进口板结构示意图；图4为原超重力旋转填料床气体进口示意图；图5为本发明超重力旋转填料床气体进口示意图。
[0015]图中:1-超重力旋转填料床;1.1-气体进口 ； 1.2-液体进口； 1.3-液体出口 ； 1.4-填料层；1.5-气体出口 ； 2-涡街流量计;3-含尘气源;4-液栗;5-储液槽;6-U型液封装置;7-回形导流进口板。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例进一步说明本发明所提供的超重力脱除细颗粒物的装置和方法。
[0017]如图1、图2所示，一种超重力脱除气体中细颗粒物的装置，包括设有气体进出口和液体进出口的超重力旋转填料床I，超重力旋转填料床I的气体进口 I.I通过涡街流量计2连接含尘气源3，液体进口 1.2通过液栗4连接储液槽5，液体出口 1.3通过U型液封装置6连接储液槽5，所述超重力旋转填料床I的气体进口 1.1切向设置于超重力旋转填料床I壳体外部，气体进口 1.1处安设回形导流进口板7，超重力旋转填料床I内设有填料层1.4，填料层1.4的填料为塑料鲍尔环填料。
[0018]所述回形导流进口板7为挡板沿气体进口1.1交替穿插安设，回形导流进口板7长度为气体进口 1.1管道直径的三分之一，回形导流进口板7的宽度为回形导流进口板7长度的二分之一。所述塑料鲍尔环填料表面设有糙面压纹，塑料鲍尔环填料的外径为16-50mm。所述超重力旋转填料床I为错流旋转填料床。
[0019 ]如图4所示，传统的错流旋转填料床的气流方向为竖直向