气压对空气雾化喷雾特性及降尘效率的影响

钱杰

摘要：近年来粉尘爆炸事故时有发生，对从业人员以及生产构成了极大威胁，然而当前的压力喷嘴降尘技术存在着雾化效果不理想，耗水量大等问题，本文研究了新型的空气雾化喷雾降尘技术。空气雾化喷雾以压力水和压缩空气为双动力，属于介质雾化式喷雾技术，它是为了改进雾化技术开展的。文章采用实验方法，探究供气压力对空气雾化喷雾雾化特性以及其降尘效率的影响，结果表明：1）随着喷雾供气压力的增加，空气雾化喷雾雾化粒径不断减小且喷雾雾化流量也减小。2）随着喷雾供气压力增加，喷雾的全尘和呼吸性粉尘降尘效率增加，但一定气压后除尘效率开始下降。

关键词：空气雾化；实验；供气压力；雾化特性；降尘效果

1 实验系统及方案

空气雾化喷雾特性实验在模拟巷道除尘装置性能实验平台进行，实验系统由巷道模拟系统、喷雾特性分析系统、供气系统、供水系统组成。该实验的特性参数包括雾化粒径以及雾化流量。其中，巷道模型由混合段、整流段、测量段、喷雾段、除尘风机段及出流段组成，为便于实验观测，喷雾粒径测量巷道模型喷雾段采用板厚为1cm的透明有机玻璃制作；特性分析系统由马尔文粒径分析仪、激光发射器、接收器组成；供水系统部分由市政管道、储水箱、高压水泵、智能电磁流量计、数字式压力表等装置组成；供气系统由空气压缩机、减压阀、压力表、玻璃转子流量计装置组成。此外，巷道模拟系统还配备有风速仪，可测量静压/压差、风速、温度等参数。另一实验是空气雾化喷雾降尘实验。该实验系统增加了粉尘测试系统。于巷道模拟系统混合段前设置了发尘器；在喷雾段前后分别布设采样器和粉尘浓度测定仪，测定喷雾段前后模拟巷道中粉尘浓度变化及其粒径分布情况。

首先，用粉尘通过SAG-410干粉气溶胶扩散器输送煤粉，在巷道内经过整流段和测量段到达喷雾除尘段。在除尘段，高压空气与高压水同时作用形成喷雾场。在喷雾段两侧的喷雾粒度分析仪发射器和接收器测量分析喷雾场粒径情况。经过除尘段后，由安设在喷雾前后测量段内的CCF-7000直读式粉尘浓度测定仪和CCZ-20型粉尘采样器实现对喷雾前后含尘气流粉尘浓度的测定及采样分析。

2 实验结果及分析

2.1 雾化特性

为了描述和评定雾滴群的雾化质量和表示其雾化特性，可以用“平均直径”来表示，其是设想有一个液滴尺寸均匀的喷雾场，它在某方面的特性可以代替实际的不均匀喷雾场的特性，这个设想的均匀喷雾场的雾滴尺寸称为平均粒径。从雾化粒径参数数据可以发现，描述雾滴粒径大小的所有参数即Dv（10）、Dv（50）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]均随着供气压力的增加而减小，供气压力为0.3 MPa时，Dv（50）为344.04μm，当压力分别增加至0.4、0.5、0.6、0.7MPa时，对应的Dv（50）分别减小至163.90、92.89、73.50μm。同样地，对于Dv（10）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]這些雾滴粒径参数也是在供气压力不变的条件下随着供水压力的增大而减小。但当压力增大至0.5MPa后，继续增加供气压力时，粒径的减小幅度有所减缓，喷雾供气压力由0.5 MPa提升至0.6 MPa，Dv（10）、Dv（50）、Dv（90）、D[3，2]及D[4，3]仅分别减少了38.49、19.39、8.66、21.82和14.11μm。随着气压的增大，由于气压阻力的增大，喷雾的耗水量不断减小，从气压0.3 MPa下的0.111m3/h下降到气压0.6 MPa下的0.038m3/h。

2.2 喷雾降尘效率

提高喷雾供气压力对全尘和呼吸性粉尘的降尘效果都有改善，喷雾后测量段内全尘的除尘效率由0.3MPa时的53.71%提高至0.4MPa时的58.43%，0.5MPa时的69.68%，再到0.6MPa时的58.65%；呼吸性粉尘除尘效率由0.3MPa的45.74%提高至0.4MPa时的54.20%，0.5MPa时的57.82%，再到0.6MPa时的56.67%。分析可见，相比于高压喷雾70%～80%的全尘降尘效率，空气雾化喷雾的降尘效率并不高。但是空气雾化喷雾对呼吸性粉尘的除尘效率相对较高。因此，仅依靠改变喷雾供气压力来提高降尘效率具有的局限性。为实现降尘效率的进一步提高，必须同时控制喷雾水压、喷雾流量等，或者可以通过在水中添加适当的表面活性剂，降低水的表面张力从而提高润湿效果。

3 结论

通过上述两项实验，结果表明：随着喷雾供气压力的增加，空气雾化喷雾雾化粒径不断减小，而且喷雾雾化流量也不断减小；随着喷雾供气压力的增加，空气雾化喷雾的全尘和呼吸性粉尘降尘效率不断增加，但超过气压后，除尘效率开始下降。endprint