云式除尘法是采用“ 云” 物理学、碰撞团聚和旋风分离原理来收集细颗粒物的方法, 该方法构建云形成条件, 将液态水雾化成微米级雾粒, 营造相对湿度过饱和环境, 在扰动流场中细颗粒与饱和水蒸汽充分混合, 细颗粒作为凝结核, 饱和水蒸汽在其表面附着并液化(“ 云” 物理学原理), 使细颗粒粒径不断长大。云式空气净化技术将云物理过程同超重力相结合, 使细粉尘颗粒的捕集效率大大提高。不仅改善粉尘颗粒的亲水性能, 而且增大粉尘的体积与重量, 从而降低流体曳力, 使细粉尘颗粒的收集效率大大提高。与此同时, 过饱和雾气中的液滴与粉尘颗粒相互碰撞, 发生合并和团聚等微物理过程。该过程中释放大量的负离子与粉尘颗粒等产生静电式反应, 更加有利于沉降。

在除尘过程中, 不同温度下水的饱和蒸汽压不同, 会对除尘效果产生影响。根据饱和蒸汽压变化机理, 当温度降低时, 水的饱和蒸汽压随之降低。云式除尘技术通过在云雾发生器内制造粒径较小、比表面积较大的超细水雾液滴, 强制实现系统内过饱和状态, 使水蒸汽附着在烟气中细颗粒物表面凝结, 实现粒径增大。当温度降低时, 系统内很快变为饱和状态, 水蒸汽在颗粒表面迅速冷凝, 使得颗粒粒径增大而更易被后续过程收集。因此, 有两种改善除尘效果的途径, 一是降低雾化系统内的温度, 二是提高系统内压力, 均可以改变系统内饱和状态, 促进水蒸汽与细颗粒物的凝并过程, 从而提高除尘效果。实验过程中, 系统内温度基本稳定, 因此, 采用提高云式除尘系统内压力来达到高效除尘效果。

云式除尘装置除尘时, 含尘气体在引风机负压作用下进入进料口, 经过内置雾化器云雾发生器, 再进入颗粒生长区, 细颗粒物与云雾发生器生成的“ 云雾” 结合, 使细颗粒物粒径长大, 最后进入云式除尘器, 进行颗粒物收集, 收集的颗粒物通过收集后回用至生产系统。经过除尘的气体由引风机出口排出, 在排出口监测气流中细颗粒物的含量。

采用云式除尘器, 在青岛崂应3012H自动烟尘(气)测试仪上检测, 试验条件:云雾过滤水, 水压0.1 MPa, 风压0.5 MPa。

试验前期对催化剂成胶的固体原材料拟薄水铝石和高岭土进行接触角测定, 拟薄水铝石接触角71° , 高岭土接触角0° , 表明高岭土亲水性优于拟薄水铝石, 容易在云雾中与液滴结合生长, 便于后续捕集。

拟薄水铝石投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据如表1所示。高岭土投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据如表2所示。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 拟薄水铝石投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据 Table 1 Particulates datain entrance of Cloud-Air-Purifying dust removal equipment with pseudo boehmite feeding 称重前 滤筒/g 称重后 滤筒/g 标况体积/ m3 扬尘浓度/ mg· m-3 1 1.019 7 1.064 1 0.043 8 1 009.13 2 1.116 3 1.242 1 0.072 1 1 747.57 3 1.124 1 1.223 1 0.060 7 1 630.97 4 1.098 5 1.181 5 0.060 6 1 369.64 5 1.109 2 1.203 2 0.061 3 1 533.44 6 1.088 7 1.988 7 0.062 8 1 433.12 7 1.112 1 1.782 1 0.060 1 1 114.8 8 1.076 8 1.194 9 0.073 9 1 598.11 9 1.170 8 1.229 8 0.041 1 439.02 平均 — — — 1 430.64

表1 拟薄水铝石投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据 Table 1 Particulates datain entrance of Cloud-Air-Purifying dust removal equipment with pseudo boehmite feeding

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 高岭土投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据 Table 2 Particulates data in entrance of Cloud-Air-Purifying dust removal equipment with kaolin feeding 称重前 滤筒/g 称重后 滤筒/g 标况体积/ Nm3 扬尘浓度/ mg· m-3 1 1.246 4 1.279 2 0.045 3 724.06 2 1.188 3 1.241 3 0.061 5 861.79 3 1.202 1 1.242 1 0.058 9 679.12 4 1.114 6 1.178 6 0.064 5 992.22 5 1.129 2 1.184 2 0.062 1 885.67 6 1.032 9 1.092 9 0.064 2 934.58 7 1.030 9 1.093 9 0.069 3 909.09 平均 — — 855.22

表2 高岭土投料过程中云式除尘设备入口扬尘数据 Table 2 Particulates data in entrance of Cloud-Air-Purifying dust removal equipment with kaolin feeding

由表1~2可以看出, 拟薄水铝石扬尘浓度平均1 430.64 mg· m^-3, 高岭土扬尘浓度平均855.22 mg· m^-3, 符合两种物料的亲水性测试结果。

通过云式除尘后, 固体物料拟薄水铝石和的高岭土扬尘情况如图1所示。

图1

Figure 1

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	图1 云式除尘处理后扬尘情况Figure 1 Particle condition afterCloud-Air-Purifying dust removal treatment

由图1可以看出, 拟薄水铝石扬尘平均浓度15.0 mg· m^-3, 高岭土扬尘平均浓度14.9 mg· m^-3, 均可以使外排粉尘浓度降至20 mg· m^-3以下, 符合《石油化学工业污染物排放标准》(GB31571-2015)环保限排指标要求。

2.3.1 对成胶质量的影响

云式除尘器在运行过程中的用水全部进入成胶系统, 其用水主要产生云雾, 实测风量约2 400 m³· h^-1, 标准用水约0.18 m³· h^-1, 每釜投料时间约10 min, 用水量0.03 m³· 釜^-1, 云式除尘用水进入成胶系统后, 不影响催化剂胶体固含量。

2.3.2 对装置运行的影响

云式除尘器在实验过程中, 云雾发生器入口管线及云雾发生器内均出现堵塞现象, 一定程度影响除尘效果, 进而影响装置清洁化生产。

选取沉积物料进行X射线荧光E-Z扫描, ω (Na₂O)=0.212%, ω (MgO)=0.146%, ω (Al₂O₃)=81.519%, ω (SiO₂)=13.533%, ω (P₂O₅)=0.060%, ω (SO₃)=0.441%, ω (Cl)=1.958%, ω (K₂O)=0.116%, ω (CaO)=0.171%, ω (TiO₂)=0.048%, ω (MnO)=0.017%, ω (Fe₂O₃)=1.508%, ω (CuO)=0.005%, ω (ZnO)=0.019%, ω (Ga₂O₃)=0.054%, 表明固体沉淀物主要为拟薄水铝石和高岭土混合物, 其中拟薄水铝石约70%, 高岭土约30%。

根据实际工况, 固体料在投料结束后, 部分拟薄水铝石细粉沉淀在管线和设备内, 加入酸后, 挥发的酸气进入管线和云雾发生器内, 与沉淀的拟薄水铝石反应, 生成胶体粘连在设备上, 影响设备正常运转。分析原因, 在现有的工业试验条件下, 云雾发生器下部排液口接入吹扫风线, 投料结束后对设备进行吹扫, 解决设备内沉淀物料问题。对于管线中沉积的物料, 在实验过程中进一步提高管控, 固体原材料投料结束后, 尽快关闭釜顶阀门, 防止挥发的酸气进入管线与拟薄水铝石发生反应, 减少物料沉积堵塞。经过一个月的实验运行, 现场投料环境得到了有效的改善。