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超声波雾化除尘技术

湿式除尘

湿式除尘器是使含尘气体与液体密切接触,利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使粒径增大的装置。湿式除尘器可以有效地将直径为20μm的液态或固态粒子从气流中除去,同时,也能脱除部分气态污染物。对于低能湿式除尘器,对10μm以上的颗粒的净化效率一般为90%。具有结构简单,造价低,占地面积小,操作及维修方便和净化效率高的特点,能处理高温、高湿的气流,将着火、爆炸的可能减至最低。

超声雾化原理

超声波具有良好的方向性、反射性和穿透能力,能在气体、液体及固体媒介中传播,产生各种超声波效应,如机械效应、热效应、化学效应、声空化等。对水雾化起主要作用的有如下几种:

1.机械效应:超声波在介质中传播引起质点振动,其位移、速度、声压、声强等力学量所引起的各种效应都称为机械效应,它能在液体内部产生很大的液压冲击,破坏液体分子间的作用力。

2.热效应:超声波具有很高的能量,通过介质时会引起分子间剧烈摩擦,将声能转变为热能,产生热效应,为分子之间作用力的破坏提供能量。

3.声空化:向液体辐射超声波时,在一定声强作用下液体内部会产生大量小气泡,气泡随声压振动强烈生长、合并直至破裂,称之为声空化现象

超声波在液体中传播时,在上述应共同作用下,液体内部会出现大量孔隙,同时分子间作用力遭到破坏,使液体分散开来,实现水的雾化。水的超声雾化可以通过超声雾化喷头来实现;超声波雾化设备内部采用集成式超声波机芯,通过机芯高频震荡,将水抛离水面而产生自然飘逸的水雾,不需要加热或化学剂而产生1—10μm水颗粒漂浮在空气中。

空气动力学原理

根据空气动力学原理,含尘气流绕过雾滴时,尘粒由于惯性会从绕流的气流中偏离而与雾滴相撞被捕捉,即通过粉尘粒子与液滴的惯性碰撞、拦截以及凝聚、扩散等作用实现捕捉,其被捕捉的几率与雾滴直径、粉尘受力情况有关。雾滴大时,尘粒仅仅是随绕流绕过雾滴而未被捕集;当雾滴与尘粒粒径相近时,更容易与尘粒相撞而捕集到粉尘。

“云”物理学原理

微细水雾喷向含尘空间时,能在很短时间内蒸发,使喷雾区水蒸气迅速饱和,过饱和水蒸气凝结在含尘区内悬浮的大量粉尘粒子上,此后就开始了凝聚和并合的微物理过程。这主要是由于水的相变和云滴形成所导致的温度、浓度变化,加之喷雾雾流引起的含尘空气运动,使携带着粉尘粒子的云滴和其他水雾粒子相互碰撞、凝并,进而增重下沉。另外由于水蒸气在呼吸性粉尘表面的凝结,不仅改善了粉尘的亲水性能,而且增大了粉尘的体积与重量,这都对粉尘捕集起着促进作用。

斯蒂芬流的输送机理

在喷雾区内,液滴迅速蒸发时,必然会在液滴附近区域内产生蒸汽组分的浓度梯度,形成由液滴向外流动扩散的斯蒂芬流闭;同样,当蒸汽在某一核上凝结时,也会造成核周围蒸汽浓度的不断降低,形成由周围向凝结核运动的斯蒂芬流。

因此,悬浮于喷雾区中的“呼吸性粉尘”颗粒,必然会在斯蒂芬流的输送作用下运动,最后接触并粘附在凝结液滴上被湿润捕集。超声波雾化除尘技术原则上是一种湿式除尘技术,该技术不仅包含传统的湿法除尘技术利用的惯性碰撞、捕集原理,由于其水雾颗粒直径约为1一10μm,涉及到“云”物理学原理、斯蒂芬流的输送机理等原理。在原理上实现质的变化,上升到另一层次。因此,超声波雾化除尘技术是可行的。

优点

微细水雾有利于呼吸性粉尘的捕集。传统湿式除生技术由于其产生的液滴粒径较大,许多亚微米级的呼吸性粉尘没能很好地被拦截和捕集而直接排放到大气中去,效果不理想。而超声波雾化除尘技术能很好地解决上述问题。经超声波雾化除尘后,呼吸性粉尘的捕集效率由原来的35%上升到80%以上。

节省用水量,超声波雾化除尘用水量大大减少,只需传统湿式除尘用水量的0.1%,甚至更小。由于雾化效果好,水的利用率大大提高。与此同时,需处理的出水量也少,对环境的后续影响较小。

后续处理。由于用水量少,捕集沉降下来的粉尘以类似“泥饼”形式存在,故后续处理设备简单,易于处理和运输。

 

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