用于雾霾治理的模拟实验舱及实验装置设计开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，微细颗粒物成为我国城市环境空气首要污染物，对自然环境和身体健康造成极大的威胁，国内外更加严格的控制微细颗粒物的排放。常用的除尘技术虽然总除尘效率较高，但对粒径较小的微细颗粒物的捕集效率较低。通常利用预团聚技术増大微细颗粒物的粒径，再使用常用除尘设备对其进行捕集，降低微细颗粒物的排放浓度。

喷水降尘在很早以前就被工矿企业所应用，但水滴的直径大小与清除细颗粒物（PM2.5）等飘浮微尘的效果之间关系的研究有待深入进行。而PM2.5是目前时常肆虐于我国中东部发达地区的雾霾天气的首要污染物。但是单纯使用喷水除尘技术对微细颗粒物的捕集效率较低，需要添加适当的后续处理装置实现高效捕集的目的。本设计通过组建模拟实验舱和实验装置来进一步研究微细水雾对除尘效率的实质影响，并有效结合利用其他传统或新型除尘方式，得到一种经济高效的除尘方案。

2. 国内外研究现状分析

国外研究现状及进展

水雾除尘技术最先源于水喷淋除尘，是从雨滴洗涤大气中的飘尘开始的，以后逐渐

推广应用到控制污染物和粉尘。70年代出现的能源危机使得喷雾除尘技术的应用逐渐得到重视。80年代以来，研究发现有的尘源属开放性粉尘无法进行密闭收集，有的物料或废气温度较高不宜采用布袋除尘，有的尘源分散不宜采用集中除尘，加之一般的除尘方式对呼吸性粉尘捕集效率普遍较低。因此，许多发达国家于是进一步探讨研究湿式除尘技术。在除尘领域，水雾捕尘技术应用较多，但主要是用在烟气脱硫、烟气净化上。当对人类生存构成巨大威胁的呼吸性粉尘得到重视以后，利用水雾的喷雾除尘技术因其除尘效率高且节能的优势得到了迅速的发展。此后，各国针对不同的粉尘对象设计研制了各种喷雾除尘系统并开发了各种除尘设备，并将其应用于不同的系统和场所，取得了良好的效果。

3. 研究的基本内容与计划

水雾降尘技术是治理开放性粉尘最简便、最经济的方法，但实际应用效果并不理想。其主要原因有以下几个方面，一是水雾的形成受现有技术的制约，大多采用喷雾技术，对喷雾降尘的理论缺乏详尽研究，还不能定量描述喷雾降尘的机理，导致应用技术的盲目性;二是喷雾系统参数不尽合理，特别是雾滴直径与粉尘粒径的良好匹配难以确定，影响了喷雾降尘效果;三是喷雾降尘过程还不能微观测量，新技术的开发受到了局限。

为解决上述问题，本设计欲通过对已有理论和除尘方式的综合利用，在水雾形成、水雾降尘机理和影响水雾降尘效果的诸多因素等方面，采用理论推导、实验室实验相结合的方法对水雾降尘技术进行研究，设计出一种经济高效的水雾降尘方法，从而获取较好的降尘效果。主要研究内容有以下几个方面。

(l)对比研究各种水雾产生方式。对喷雾除尘技术进行系统理论研究，分析其捕尘理论。研究喷雾效果与各雾化参数的相互关系，寻求喷雾除尘的最佳匹配参数，提高对呼吸性粉尘及全尘的沉降率。

4. 研究创新点

(l)通过研究水雾降尘机理、分析影响水雾除尘效率的主要因素和进行水雾降尘效果实验，针对不同粉尘情况，确定水雾除尘系统参数的范围，并分析得出粉尘颗粒与雾滴粒径的最佳匹配关系。

(2)探讨并设计一套喷雾多级降尘装置，该装置主要包括三个部分:气体传送系统、测尘系统和水雾捕尘系统。本文通过实验验证了多级水雾降尘装置的降尘效果，为水雾降尘技术的发展提供了一个新思路。

(3)传统的喷雾降尘技术一般采用喷嘴形式并需要增压，而增压设备又需要电动机来提供动力，另外为了不使喷嘴堵塞和增压泵损害，管路还需安装大型过滤器对水进行净化，由此可看出，传统喷雾降尘系统的设备还是较为复杂的。本设计采用超声波雾化以及多级水雾分流处理，提出一种新的喷雾降尘方案。该系统设备简单，且具有良好的降尘效果。