粉尘预荷电与荷高压导电多孔陶瓷管耦合的除尘新技术研究

1实验部分

1.1实验装置

为了研究技术方案的可行性，设计加工了耦合了粉尘预荷电和荷高压导电多孔陶瓷管的新型除尘实验装置（见图2），经风机输送的气流携带经压缩空气喷吹分散的粉尘进入卧式线管状预荷电器。预荷电器电晕极为外套弹簧的圆丝（直径2mm），其上荷载直流高压负电；外部圆管直径12cm，长度1m，良好接地；

图2新型除尘实验装置示意图

通过电晕极和外部圆管之间的电场对粉尘进行预荷电。经预荷电器处理后的含尘气流进入立式圆筒状除尘室中，除尘室设置7根导电多孔陶瓷管（管长1.5m，管外径6cm），通过绝缘层使导电多孔陶瓷管和花板之间绝缘，导电多孔陶瓷管由直流负高压电源供电，在稳定的尘浓度和气流流量下进行除尘实验，获得气体压降随除尘时间的变化曲线。

1.2实验过程

当除尘气布比为2.5m/min、气体流量为300Nm3/h、尘质量浓度为6667mg/Nm3时，实验中选择4种实验条件：

(1)在关闭预荷电器、导电多孔陶瓷管不荷电的条件下，记录实验过程中气体压降随除尘时间的变化情况;

(2)开启为导电多孔陶瓷管供电的高压电源，使导电多孔陶瓷管表面荷载直流-5000V电压，其他条件与(1)相同;

(3)开启预荷电器(电晕极工作电压：直流-20kV)，关闭为导电多孔陶瓷管供电的高压电源，其他条件与(1)相同;

(4)开启预荷电器(电晕极工作电压：直流-20kV)，同时导电多孔陶瓷管表面荷载直流-5000V电压，其他条件与(1)相同。

除尘过程持续1h，实验结束后打开除尘室人孔，观察粉末形貌，而后采用0.5MPa的压缩空气反吹再生一次，从除尘室下部的灰斗中卸出粉体并称量。

1.3实验粉体材料表征

实验中选择经雷蒙磨粉碎处理的堇青石粉体为实验粉体，实验前堇青石粉体在100℃下烘干12h粉体的粒度分布采用马尔文Mastersize2000型粒度仪分析获得，其结果见图3。

图3堇青石粉体的粒度分布曲线

堇青石粉体D10(累计粒度分布体积分数达到10%时所对应的粒径)为1.08μm，D50(累计粒度分布体积分数达到50%时所对应的粒径)为4.60μm，D90(累计粒度分布体积分数达到90%时所对应的粒径)为14.40μm，体积平均粒径为7.62μm，表面积平均粒径为2.53μm。

图4堇青石粉体的扫描电子显微镜照片

图4为JSM-6700F型冷场发射扫描电子显微镜获得的堇青石粉体的微观照片。由图4可知，堇青石粉体颗粒表现出了经机械粉碎后的粉体常见形貌：具有尖锐的棱角和不规则的外形，其颗粒尺寸分布很宽，在视野中大多数颗粒处于2～10μm，但也存在小于1μm的微细颗粒。该结果和粒度分析获得的信息一致。

图5堇青石粉体的X射线衍射谱图

图5为Smartlab(9)型X射线衍射分析仪得到的堇青石粉体的X射线衍射谱图。由图5可知，样品的X射线衍射谱图中出现了标准堇青石晶体的衍射峰，说明粉末样品为较纯净的堇青石。

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