非均匀降膜式气液交叉流除尘系统运行能耗数值分析
2021-01-25刘泽坤熊国栋杨雅琪郑一玮魏文韫
余 徽,刘泽坤,熊国栋,杨雅琪,郑一玮,魏文韫
(四川大学化学工程学院,四川成都610065)
氨酸法工艺[1-2]是复合肥主流生产技术,但其湿式氨法尾气脱硫过程中易通过气态NH3、水汽及SO2间的非均相反应产生大量0.07~0.70μm的亚微米级气溶胶颗粒物[3-4]。气溶胶颗粒物会严重影响空气质量、环境能见度及人体健康[5-6],须从工业尾气源头对其治理。
目前复合肥工业尾气处理常用文丘里除尘器[7-8]和湿式电除尘器[9-11]。但文丘里除尘器存在效率低、损耗大和压降高等缺点[12],湿式电除尘器存在极板表面水膜均匀性差、极板腐蚀及效率衰减等问题[13],在实际应用中存在一定限制。
一种新的气液交叉流(gas-liquid cross-flow array,GLCA)[14]系统被提出用于工业尾气的除尘,利用工业废水形成阵列液柱处理尾气中的颗粒物可获得较高的除尘效率。Liu等[15]实验研究了颗粒物总数量脱除效率ηoverall和液柱单元排数n的关系,证明了总脱除率与液柱单元排数呈指数函数关系,由此可通过单元排脱除效率和目标总脱除效率预测系统所需单元排数。徐挺等[16]实验研究表明系统对亚微米级颗粒脱除效果明显,可有效降低氨酸法工艺尾气颗粒浓度。此外,余徽等[17]通过数值模拟和实验相结合的方式建立了合理的GLCA系统数学模型;余徽等[18]在GLCA系统数值模拟研究中引用了随机轨道模型证明了湍流扩散机制对颗粒运动有重要影响。
但该系统目前存在运行能耗较高、操作气速较低等问题,研究发现当GLCA系统内含521排单元液柱时其气路压降不足150 Pa[15],故其增加的风机能耗可忽略不计,因此系统运行能耗主要集中在液体循环能耗[19]。……
