化学湿润除烟技术

1. 化学湿润除尘机理

粉尘与液体（通常为水）相互附着的难易程度的性质称为粉尘的润湿性。当粉尘与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，则粉尘能被润湿；如果接触面趋于缩小而不能附着，则粉尘不能被润湿。根据粉尘能够被水润湿的程度，一般可将粉尘分为容易被水润湿的亲水性粉尘（如锅炉飞灰、石英粉尘等）和难以被水润湿的疏水性粉尘（如石墨、炭黑、烟尘等）。粉尘的润湿性除与粉尘的生成条件、湿度、压力、含水率、表面粗糙度及荷电性等有关外，还与液体的表面张力、对粉尘的黏附力及相对于粉尘的运动速度等因素有关。例如，小于1μm的粉尘一般就很难被水润湿，这是因为微粒表面皆存在一层气膜，只有液滴以相对较高的速度冲击粉尘时，才能冲破气膜，将粉尘润湿。此外，粉尘的润湿性还随温度的升高而减小，随压力升高而加大，随液体表面张力的减少而增强。亲水性粉尘可采用湿法除尘，对疏水性粉尘在湿法除尘中，如果在水中加入某些湿润剂（如皂角素、平平加竺），可降低水的表面张力，提高粉尘的润湿性。化学湿润剂用于提高水对粉尘的湿润能力和抑尘效果，特别适合于疏水性的呼吸性粉尘。化学湿润剂湿润粉尘的微观机理常用的解释是：水由较性分子组成，当水中添加某种适合的表面活性剂时，水的强较性现象部分消失，水的表面张力也随之减小；另外，疏水性粉尘表面吸收了表面活性剂，其疏水性转化为亲水性，因此，粉尘颗粒容易被水湿润。另一种解释是表面活性剂能提高粉尘颗粒在溶液中的电位，进而增加水对粉尘的湿润能力。当湿润剂用于湿润疏水性粉尘时，化学湿润剂的除尘可以提高湿式除尘器的除尘效果。

2.表面活性剂

化学湿润剂、发泡剂均由表面活性剂配制而成。所谓表面活性剂是指具有表面活，性能显著降低溶剂（通常为水）表面张力和液-液界面张力且具有一定结构、亲水亲油特性和特殊吸附性能的物质表面活性剂具有亲水亲油的特性，易于吸附、定向于物质表面（界面），能表现出降低表面（界面）张力、渗透、润湿、乳化、发泡、消泡、润滑、拒水、抗静电等一系列性能。作为化学抑尘剂的组分主要是利用其降低表面张力、渗透、润湿、乳化、发泡等性能。表面活性剂有以下五类。

（1）阴离子表面活性剂 制皂业所生产的肥皂即为阴离子表面活性剂，肥皂属高等脂肪酸盐。此外，有代表性的阴离子表面活性剂还有磺酸盐、硫酸酯盐、脂肪酰-肽缩合物、磷酸酯等。阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，可用作为化学抑尘剂的重要组分。

（2）阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂溶于水发生离解所形成的阳离子具有表面活性，其亲水基可以含氮、磷或硫，在含氮的阳离子表面活性中，按氨原子在分子结构中的位置又可分为锌盐、季钓盐、氮苯和咪哗嚇四类，其中以季钩盐类用途广，其次是钩盐类。

（3）两性表面活性剂 两性表面活性剂是指在同一分子中兼有阴离子性和阳离子性，以及在非离子性亲水基中有任意一种离子性质的物质。主要是指兼有阴离子性和阳离子性亲水基的表面活性剂。两性表面活性剂的阳离子部分可以是盐、季钩盐或咪哗嘛类，阴离子部分则为浚酸盐硫酸盐、磺酸盐或磷酸盐。

（4）非离子表面活性剂 它在水溶液中由于不是以离子状态存在，故其稳定性高，不易受强电解质存在的影响，也不易受酸、碱的影响，与其他表面活性相容性好，在各种溶剂中溶解性均好。非离子表面活性剂按亲水基分类有聚乙二醇型、脂肪醇酰胺型和多元醇型三类。

非离子表面活性剂在水中的润湿度随温度升高而降低。非离子表面活性剂具有良好的洗涤、分散、乳化、增溶、润湿、发泡、抗静电、杀菌和保护胶体等多种性能。

（5）高分子表面活性剂 高分子表面活性剂根据来源可分为天然的、半合成的和合成的三类。

3.活性剂用量与效果

活性剂的使用量因表面活性剂的种类、性能相差很大。通常表面活性剂溶水后其浓度0.005%～0.05%。供 5μm 以下烟尘捕集率达到50%～70%（单独用清水时为0%，用合成洗涤剂为16%）。

4.湿式化学除尘器

湿式化学除尘器是利用含化学抑尘剂的液体（通常是用添加湿润剂的水溶液）来除尘的设备。捕集粉尘有四种情况：①依靠在除尘器中产生的液滴捕捉尘粒，然后尘粒和液滴一起从气体中分离出来；②气体通过液体形成气泡而把尘粒捕捉；③依靠液体射流捕捉尘粒；④依靠固体表面覆盖的一层液膜捕捉尘粒。在这些情况中，捕集粒子的机制主要是惯性、截留和扩散效应。不论是哪一种情况，往洗涤液中添加适合的化学湿润剂应该是有益的。湿式化学除尘器比普通湿式除尘器有利于捕集粒子，能提高除尘效率，相应减小设备体积和结构尺寸。缺点是化学湿润剂可能增加除尘器运行费用和设备构造的复杂性。