1、凝并,凝并的定義 凝并是微粒在外力作用下相互碰撞或黏附而聚結(jié)成較大顆粒的過程,凝并降塵機理,( 1) 凝并過程: 由于顆粒粒徑較小, 細(xì)顆粒在氣溶膠中的運動符合布朗運動, 細(xì)顆粒在布朗力驅(qū)動下對抗重力作用或靜電斥力作用相互碰撞并粘連在一起形成大顆粒, 使得顆粒的數(shù)量減小, 平均粒徑增大。( 2) 捕集過程: 部分細(xì)顆粒和粗顆粒碰撞后被粗顆粒捕集并附著在其上, 隨粒徑增大重力作用占主導(dǎo), 最終顆粒物沉降而被去除。,凝并作用分類,2 擾動法,3 氣溶膠顆粒物增加法,1 布朗運動作用增強法,由于細(xì)微顆粒運動主要受布朗運動、重力、靜電斥力作用。當(dāng)布朗運動作用大于細(xì)微顆粒間靜電斥力作用時發(fā)生碰撞, 細(xì)微

2、顆粒將更宜碰撞粘在一起,粒徑增大后重力作用大于布朗運動作用出現(xiàn)凝并現(xiàn)象。此種方法主要有氣溶膠升溫法, 根據(jù)布朗運動的機理, 使氣溶膠升溫, 從而達(dá)到增加顆粒運動速度的目的, 同時可以引起氣溶膠的密度、濃度等發(fā)生變化。由于這類方法需要給氣體加溫, 因而適宜少量廢氣的處理, 對工業(yè)中產(chǎn)生的大量廢氣較難實現(xiàn)加溫, 而且投資比較大, 如果有適宜的熱流體可以考慮熱交換從而實現(xiàn)。,2 擾動法,利用顆粒物粒徑不同, 及其在外加擾動作用下顆粒物之間的速度增量差異, 促使顆粒物間發(fā)生相對運動, 提高細(xì)微顆粒間發(fā)生碰撞并粘的幾率。因此, 在氣溶膠管路中選取一段管路局部增加對氣溶膠的擾動作用, 使顆粒物間發(fā)生相對運

3、動從而提高凝并作用效果。此類方法主要包括氣溶膠升溫法、聲波凝并法、脈動排氣法和電凝并法等。,2.1 聲波凝并法,聲波凝并法就是利用聲場中的聲波帶動空氣振動, 從而使粒徑、密度等不同性質(zhì)的顆粒發(fā)生不同振幅的振動, 使得振幅幅度較大的小粒子與振幅較小的大粒子相互碰撞并發(fā)生凝并。此外, 在聲輻射壓作用下, 粒子還會在聲駐波波腹上沉積凝并。此法適宜處理濃度較高且顆粒粒徑較大的氣體; 但對低濃度、含呼吸性粉塵的氣體, 處理時間長、能耗大, 且效率不高。,細(xì)顆粒物聲凝并的機理,目前的研究認(rèn)為聲凝并機理除了顆粒凝并過程中普遍存在的布朗擴散、重力沉積外，還有同向運動、流體力學(xué)作用、聲致湍流等重要機理。,2.1

4、.1 同向運動,根據(jù)聲波夾帶理論，處于聲場中的細(xì)顆粒物受聲波夾帶作往復(fù)振動，粒徑與密度較大的顆粒由于慣性較大，振幅較小；與此相反，粒徑與密度較小的顆粒，振幅較大。這種由于聲波對不同粒徑和密度顆粒的夾帶程度不同而引起的凝并，稱為同向運動凝并。,2.2.2 流體力學(xué)作用,流體力學(xué)作用是指由于流體力學(xué)作用力和顆粒周圍流場的非對稱性產(chǎn)生的顆粒相互作用。流體力學(xué)作用機理能夠存在于間距大于聲波夾帶位移的顆粒之間，同時被認(rèn)為是單分散顆粒凝并的主要原因，其又可分為聲尾流機理和互輻射壓力機理。,聲尾流,聲尾流作用是由Ossen 流中運動顆粒周圍流場的非對稱性引起的。兩個距離較近的顆粒受聲波夾帶而發(fā)生運動時，前一

5、顆粒之后形成尾流效應(yīng)，后一顆粒受此影響速度增加，在往復(fù)運動中靠近、接觸，進而凝并在一起。,互輻射壓力,聲輻射壓力是由于聲波向顆粒傳遞動量對顆粒產(chǎn)生的非線性效應(yīng)。在聲輻射壓力作用下，顆粒向駐波聲場的波腹或波節(jié)點漂移，漂移方向取決于顆粒粒徑和密度?；ポ椛鋲毫κ侵赣稍肷洳ê蜕⑸洳ǖ姆蔷€性效應(yīng)引起的相鄰兩顆粒的相互作用。由于互輻射壓力使顆?？拷⒛⒃谝黄鸬臋C制被稱為互輻射壓力作用機理,2.2.3.聲致湍流,當(dāng)聲場強度超過一定值之后，流場呈現(xiàn)劇烈的相對運動和高頻脈動，這種由于強聲波的非線性效應(yīng)引起的流體湍動，使得細(xì)顆粒物之間相互靠近并發(fā)生凝并的相互作用機理稱為聲致湍流凝并機理。,2.2 脈動排氣法,

6、脈動排氣法是利用柴油機排氣的脈動特點, 氣溶膠的脈動帶動微粒也隨之脈動, 微粒粒徑越大, 則其脈動速度的幅值越小、相位滯后越多, 而粒徑越小, 脈動速度的幅值越大、相位滯后越少, 從而造成顆粒間相對運動, 發(fā)生碰撞凝并。寧智等根據(jù)柴油機排氣特 點, 建立了脈動排氣中氣固兩相流動的微粒動力學(xué)方程。從方程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)微粒粒徑差別越大, 脈動速度的幅值和相位的差別越明顯, 加劇了微粒相互碰撞的機會, 使得脈動排氣中微粒的凝并成為可能。,2.3 電凝并法,電凝并法是指使顆粒經(jīng)異極性荷電后, 引入到加有高壓電場的凝并區(qū)中, 荷電塵粒在交變電場力作用下產(chǎn)生往復(fù)振動( 造成顆粒間的相對運動以及異性電荷的相互吸力

7、) 使得粒子相互碰撞、凝并。目前電凝并方法主要包括以下四種: 直流電場中異極性荷電粉塵的凝并; 直流電場中同極性荷電粉塵的凝并; 交變電場中同極性荷電粉塵的凝并以及交變電場中異極性荷電粉塵的凝并, 其中異極性荷電粉塵在交變電場中的凝并是提高電凝并速率的有效方法, 其裝置結(jié)構(gòu)如圖1 所示, 凝并顆粒最后在收塵區(qū)被捕集下來。,2,4,雙極荷電和靜電凝并,雙極荷電和靜電凝并裝置的基本原理雙極荷電裝置設(shè)正極荷電通道和負(fù)極荷電通道，各通道相間而隔，使得通過其中的粉塵分別荷正電，荷正電荷塵和和荷負(fù)電荷粉塵，本身就具有相互吸引的庫侖力作用，進入交變電場后，分別向各自極性相反的極板移動，這就煙氣中荷電粉塵相互

8、碰撞的幾率進一步增加，使可吸入顆粒物凝并成大顆粒物，從而很好的進入電除塵器中進行捕集，降低可吸入顆粒物的排放水平，也提高了除塵效率。雙極荷電和靜電凝并裝置主要由三大部分組成：一部分是荷電段的荷電本體系統(tǒng)，它是實現(xiàn)氣體電離粉塵荷電的場所；另一部分是靜電凝并段的本體系統(tǒng)，它是實現(xiàn)荷電粉塵相互凝并的場所；還有一部分是雙極荷電和靜電凝并裝置的供電控制系統(tǒng)，是分別用于向荷電段電極提供高壓脈沖直流電源，和向靜電凝并段交變電場提供交變電壓的系統(tǒng)。,3 氣溶膠顆粒物增加法,氣溶膠顆粒物增加法是人為增加氣溶膠中顆粒物的數(shù)量, 減少氣溶膠中顆粒物間的距離, 以達(dá)到加大顆粒物間發(fā)生碰撞凝并機率的目的。增加的顆粒物按

9、照粒徑劃分可分為兩種: 一、增加與污染物顆粒間有較好親合性的小顆粒, 污染物顆粒與小顆粒易發(fā)生成核作用結(jié)成大顆粒物 ; 二、投加與污染物顆粒有較好親合性的大顆粒, 大顆粒吸附細(xì)小的污染顆粒物, 吸附后還能起到對污染顆粒網(wǎng)捕作用 。這類方法包括水霧法、投加大顆粒物法。,顆粒凝并過程中需要考慮的幾個因素,1 顆粒間彼此存在作用力情況下的凝并,氣溶膠顆粒在彼此的碰撞過程中, 會受到顆粒之間的分子勢力影響,尤其當(dāng)氣溶膠顆粒帶電、帶磁等情況, 其彼此之間的電場力或磁場力會大大的影響顆粒之間的碰撞。,2 顆粒的回彈 當(dāng)固體顆粒彼此之間發(fā)生碰撞時, 并不是所有發(fā)生碰撞的顆粒都會發(fā)生凝并現(xiàn)象。在碰撞過程中, 顆粒的動能會逐漸轉(zhuǎn)化成變形能( 包括塑性變形能和彈性變形能) 。當(dāng)顆粒促使回彈的彈性變形能大于顆粒的粘著能時, 顆粒就會發(fā)生回彈, 最終彼此分開。,3 顆粒自身屬性的影響,在顆粒的凝并過程中, 顆粒的