氣壓對空氣霧化噴霧特性及降塵效率的影響

錢杰

摘要：近年來粉塵爆炸事故時有發(fā)生，對從業(yè)人員以及生產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅，然而當前的壓力噴嘴降塵技術(shù)存在著霧化效果不理想，耗水量大等問題，本文研究了新型的空氣霧化噴霧降塵技術(shù)?？諝忪F化噴霧以壓力水和壓縮空氣為雙動力，屬于介質(zhì)霧化式噴霧技術(shù)，它是為了改進霧化技術(shù)開展的。文章采用實驗方法，探究供氣壓力對空氣霧化噴霧霧化特性以及其降塵效率的影響，結(jié)果表明：1）隨著噴霧供氣壓力的增加，空氣霧化噴霧霧化粒徑不斷減小且噴霧霧化流量也減小。2）隨著噴霧供氣壓力增加，噴霧的全塵和呼吸性粉塵降塵效率增加，但一定氣壓后除塵效率開始下降。

關(guān)鍵詞：空氣霧化；實驗；供氣壓力；霧化特性；降塵效果

1 實驗系統(tǒng)及方案

空氣霧化噴霧特性實驗在模擬巷道除塵裝置性能實驗平臺進行，實驗系統(tǒng)由巷道模擬系統(tǒng)、噴霧特性分析系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、供水系統(tǒng)組成。該實驗的特性參數(shù)包括霧化粒徑以及霧化流量。其中，巷道模型由混合段、整流段、測量段、噴霧段、除塵風機段及出流段組成，為便于實驗觀測，噴霧粒徑測量巷道模型噴霧段采用板厚為1cm的透明有機玻璃制作；特性分析系統(tǒng)由馬爾文粒徑分析儀、激光發(fā)射器、接收器組成；供水系統(tǒng)部分由市政管道、儲水箱、高壓水泵、智能電磁流量計、數(shù)字式壓力表等裝置組成；供氣系統(tǒng)由空氣壓縮機、減壓閥、壓力表、玻璃轉(zhuǎn)子流量計裝置組成。此外，巷道模擬系統(tǒng)還配備有風速儀，可測量靜壓/壓差、風速、溫度等參數(shù)。另一實驗是空氣霧化噴霧降塵實驗。該實驗系統(tǒng)增加了粉塵測試系統(tǒng)。于巷道模擬系統(tǒng)混合段前設(shè)置了發(fā)塵器；在噴霧段前后分別布設(shè)采樣器和粉塵濃度測定儀，測定噴霧段前后模擬巷道中粉塵濃度變化及其粒徑分布情況。

首先，用粉塵通過SAG-410干粉氣溶膠擴散器輸送煤粉，在巷道內(nèi)經(jīng)過整流段和測量段到達噴霧除塵段。在除塵段，高壓空氣與高壓水同時作用形成噴霧場。在噴霧段兩側(cè)的噴霧粒度分析儀發(fā)射器和接收器測量分析噴霧場粒徑情況。經(jīng)過除塵段后，由安設(shè)在噴霧前后測量段內(nèi)的CCF-7000直讀式粉塵濃度測定儀和CCZ-20型粉塵采樣器實現(xiàn)對噴霧前后含塵氣流粉塵濃度的測定及采樣分析。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1 霧化特性

為了描述和評定霧滴群的霧化質(zhì)量和表示其霧化特性，可以用“平均直徑”來表示，其是設(shè)想有一個液滴尺寸均勻的噴霧場，它在某方面的特性可以代替實際的不均勻噴霧場的特性，這個設(shè)想的均勻噴霧場的霧滴尺寸稱為平均粒徑。從霧化粒徑參數(shù)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，描述霧滴粒徑大小的所有參數(shù)即Dv（10）、Dv（50）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]均隨著供氣壓力的增加而減小，供氣壓力為0.3 MPa時，Dv（50）為344.04μm，當壓力分別增加至0.4、0.5、0.6、0.7MPa時，對應(yīng)的Dv（50）分別減小至163.90、92.89、73.50μm。同樣地，對于Dv（10）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]這些霧滴粒徑參數(shù)也是在供氣壓力不變的條件下隨著供水壓力的增大而減小。但當壓力增大至0.5MPa后，繼續(xù)增加供氣壓力時，粒徑的減小幅度有所減緩，噴霧供氣壓力由0.5 MPa提升至0.6 MPa，Dv（10）、Dv（50）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]僅分別減少了38.49、19.39、8.66、21.82和14.11μm。隨著氣壓的增大，由于氣壓阻力的增大，噴霧的耗水量不斷減小，從氣壓0.3 MPa下的0.111m3/h下降到氣壓0.6 MPa下的0.038m3/h。

2.2 噴霧降塵效率

提高噴霧供氣壓力對全塵和呼吸性粉塵的降塵效果都有改善，噴霧后測量段內(nèi)全塵的除塵效率由0.3MPa時的53.71%提高至0.4MPa時的58.43%，0.5MPa時的69.68%，再到0.6MPa時的58.65%；呼吸性粉塵除塵效率由0.3MPa的45.74%提高至0.4MPa時的54.20%，0.5MPa時的57.82%，再到0.6MPa時的56.67%。分析可見，相比于高壓噴霧70%～80%的全塵降塵效率，空氣霧化噴霧的降塵效率并不高。但是空氣霧化噴霧對呼吸性粉塵的除塵效率相對較高。因此，僅依靠改變噴霧供氣壓力來提高降塵效率具有的局限性。為實現(xiàn)降塵效率的進一步提高，必須同時控制噴霧水壓、噴霧流量等，或者可以通過在水中添加適當?shù)谋砻婊钚詣档退谋砻鎻埩亩岣邼櫇裥Ч?/p>

3 結(jié)論

通過上述兩項實驗，結(jié)果表明：隨著噴霧供氣壓力的增加，空氣霧化噴霧霧化粒徑不斷減小，而且噴霧霧化流量也不斷減??；隨著噴霧供氣壓力的增加，空氣霧化噴霧的全塵和呼吸性粉塵降塵效率不斷增加，但超過氣壓后，除塵效率開始下降。endprint