硫酸铵与相对湿度对袋式除尘器滤饼结构及过滤阻力的影响机制研究

本文通过实验与数值模拟(CFD-DPM)相结合的方法，系统研究了SCR脱硝过程中硫酸铵(ammonium sulfates)含量和相对湿度(RH)对袋式除尘器(baghouse)过滤性能的影响。研究发现，偏离临界硫酸铵含量及较高RH会增强飞灰黏性力，促进大颗粒团聚体形成，从而降低过滤阻力；通过引入颗粒间作用力改进CFD-DPM模型，揭示了颗粒运动路径与滤饼结构松散化的关联机制，为延长滤袋寿命提供新策略。

　　

Highlight

硫酸铵与相对湿度对袋式除尘器滤饼结构及过滤阻力的影响

Effect of ammonium sulfates content on filter cake structure and filtration resistance of baghouse

本研究采用50g飞灰与硫酸铵混合物（环境RH=40%），发现硫酸铵/亚硫酸铵含量对过滤阻力呈双相影响（图6）。当硫酸盐含量低于临界值时，其吸湿性会增强颗粒间液桥力，促进飞灰形成松散多孔滤饼结构；而超过临界值后，过量的盐类沉积反而导致滤饼致密化。通过SEM观察到（图7），适量硫酸铵使飞灰表面形成均匀水膜，颗粒平均粒径从15μm增至45μm。

Computational fluid dynamics simulations coupled with discrete phase model (CFD-DPM)

在CFD-DPM模型中引入颗粒间作用力（包括范德华力、液桥力和静电作用），成功模拟出飞灰在滤袋表面的非均匀沉积行为（图8）。模拟显示：当黏性力占主导时，颗粒碰撞后团聚概率提升60%，导致更多飞灰直接落入灰斗而非附着滤袋——这与实验测得灰斗增重12%的结果高度吻合（p<0.05）。

Conclusions

硫酸铵含量主要通过调控颗粒团聚体的分散-沉积平衡来影响过滤性能，而RH则通过改变毛细管冷凝程度作用于液桥力。优化二者协同作用可使过滤阻力降低34%，为预防滤袋"糊袋"(paste bag)现象提供理论依据。

（注：已按要求去除文献标识[ ]及Fig. S4等引用标记，专业术语保留英文缩写并规范标注上标¹⁵下标₂，未使用HTML转义符与svg标签）