低低温系统中粉尘颗粒团聚特性研究

对吸附反应后的粉尘颗粒物在电镜下进行能谱分析，结果如图6所示。

图6 粉尘颗粒反应后EDS分析结果

图中01、02和03检测点分别位于粗糙球体颗粒物表面、颗粒物间黏结部位以及光滑球体颗粒物表面。由图6可以看出：吸附反应后的颗粒物中除了含有C、O、Fe、Si等元素外，还含有大量S元素。图中01点处所对应的S元素含量（质量分数，下同）为12.91%，可见吸附反应后，颗粒物的粗糙表面含硫量大幅提高。说明在吸附反应中硫酸酸雾先以物理吸附的方式在颗粒物表面产生一层液膜，其后此液膜再与颗粒物发生进一步的化学反应，从而把烟气中的S元素固定在粉尘颗粒上，并在除尘器中被脱除。

图中02点处的S元素含量为3.54%，可见颗粒间相互黏附的部分含硫量也很高。说明硫酸酸雾在颗粒物表面形成的液膜有利于使颗粒物碰撞后黏附在一起，而液膜与颗粒物间的化学反应则使这种黏附力增强，进一步强化了颗粒物的团聚效果，有利于超细颗粒物的脱除。

图中03点所测量的颗粒非常特殊，其一半面积变得粗糙不平，可见已与硫酸发生反应。但此颗粒上的少部分表面依然保持光滑形态。由03点的测试结果可得，颗粒物光滑表面处含硫量几乎为零，说明该区域由于粉尘颗粒间的遮挡未与硫酸发生反应。由此进一步印证了吸附反应的过程。在烟气温度降低时，SO3开始冷凝成硫酸酸雾，烟气中微小的硫酸液滴被吸附至粉尘颗粒物表面，并与颗粒物发生化学反应。当颗粒物表面吸附的硫酸液滴较多时，会在其表面形成一层液膜。这层液膜使与其碰撞接触的颗粒物黏附在一起，发生团聚现象。并随着各颗粒物与液膜间的化学反应，颗粒物间的黏附不断加强，团聚后的粒径不断增大。

借助EDS，对单个颗粒不同表面形态所对应的含硫量进行对比，结果如图7所示。

由图7可以看出：表面沟壑形态颗粒物含硫量为15.54%，而表面丝状形态颗粒物含硫量达到27.65%。说明随着化学吸附反应的深入，颗粒物表面由光滑变为粗糙、沟壑，甚至出现类似丝状的沟壑表面。粗糙沟壑的大颗粒表面更利于小颗粒在其上的凝并和团聚，所以吸附反应发生后更利于超细颗粒物的脱除。

图7单个颗粒物反应后含硫量对比

2.2吸附时间对团聚程度的影响

粒径≤60 μm粉尘颗粒物在90 ℃下团聚效果随吸附时间的变化情况如图8所示。

由图8可以看出：随着吸附时间的增加，颗粒物团聚效果逐渐增强；吸附时间为10 min时，大颗粒表面已经黏附了部分团聚的小粒径颗粒物，但大颗粒之间未发生明显团聚现象；吸附时间为20 min时，团聚现象加强，出现小颗粒之间的团聚、成群，以及小颗粒在大颗粒表面黏附，小颗粒包裹大颗粒形成包衣结构和大颗粒之间的团聚；吸附时间达到30 min时，大颗粒之间已团聚成块，小颗粒夹杂黏附在大颗粒之间，团聚现象更为显著。

图8 吸附时间对团聚效果的影响

由以上分析可知，颗粒物的团聚是分阶段进行的。在团聚初始阶段，主要发生小颗粒在大颗粒表面的黏附，以及小颗粒之间的凝并；随着吸附时间的增加，大颗粒之间逐渐开始发生团聚现象。出现阶段性团聚的原因是：在初始阶段硫酸酸雾在颗粒物表面的物理吸附及化学吸附较少，没有充分形成完全包裹颗粒物表面的液膜，所以此时只有质量较轻、体积较小的颗粒被黏附在大颗粒表面，并通过化学反应使团聚程度加深；随着粉尘颗粒吸附的硫酸酸雾增多，颗粒物表面液膜逐渐扩大增厚，使大颗粒之间有能力形成紧密的黏附作用，造成大范围的团聚现象。

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