摘 要：超重力技术是强化多相流传递及反应过程的新技术，超重力机具有广泛适用性及传统设备不具有的体积小、重量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活以及更能适应环境等优点。文章详细分析了超重力技术在烟厂环保中的烟草异臭味处理、氮氧化物处理、醋酸尾气处理、除尘处理等应用。
关键词：超重力技术；环保；烟厂
Application and Research of Gravity Technology based on Tobacco Factory Environmental Protection
Yan Xiaohua
（Xu Zhou Jiang Su HUA ZHENG Environment and Technology LTD.）
Abstract： Gravity technology was the new technology of strengthening multiphase flow reaction process. Gravity machine was to has broad applicability， small size， light weight， low energy consumption， easy operation， easy maintenance， safe， reliable， flexible and adapt to the environment and so on. The applications of tobacco different odor treatment， nitrogen oxide treatment， acid gas treatment， dust treatment based on gravity technology in tobacco factory environmental protection were detailed analyzed.
Key words： Gravity Technology， Environmental Protection， Tobacco Factory
1.超重力技术
所谓超重力是指比在地球重力加速度（9.8m/s2）大的多的环境下，物质所受到的力（包括引力和排斥力）。研究超重力环境下的物理和化学变化过程的科学称之为超重力科学。由超重力科学原理而诞生的应用技术称为超重力技术。超重力技术作为一种高新技术，在工业上有着重大的应用前景。
在超重力环境下，不同大小分子之间的分子扩散和相间传质过程比常规重力场下要快的多，气-液、液-液、液-固两相间在比地球重力场大数百倍至千倍的超重力环境下的多孔介质和孔道中产生流动接触，巨大的剪切力将液体撕裂成微米甚至纳米级的液膜、液丝和液滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使相间传质速率比传统塔设备提高1～3个数量级，微观混合和传质过程得到极大强化。同时，在超重力条件下，不仅是整个反应过程的加快，气体的线速度也得到大幅度提高，这使单位设备体积的生产效率得到1～2个数量级的提高。
在地球上，旋转是实现超重力环境的最简便方法。这种特殊设计的旋转设备统称为超重力设备，简称超重机（HIGEE），在化工设备中又被称之为旋转填充床（RPB）。利用超重力环境下的高强度传质过程和微观混合特性，可以将高达几十米的巨大反应塔等化工设备用高不及两米的超重机进行代替。因此，超重力工程技术被认为是强化传递和多相反应过程的一项突破性技术，被誉为跨世纪的技术，超重机也被誉为“化学工业的晶体管”。
2.超重力技术在处理烟草异臭味中的应用
目前，就目前烟草行业流行的异味处理技术，其70-80%是采用洗涤法或化学洗涤法，其余的就是生物法及部分烟厂近年来采用的等离子体技术及光催化技术，极个别工艺废气的处理使用燃烧法，因此说湿法除异味依然是正在使用的主流技术，主要产品有交叉流洗池及对流洗池，其特点：一是洗涤过程需要加酸或加碱，造成二次污染，加大污水管网的处理强度；二需要分级洗涤，占地面积大，洗涤泵多，控制复杂；三是压力损失大，动力消耗多；四是洗涤过程属于被动洗涤。通过超重力技术与光催化技术的联合应用，对薄板烘丝机排潮气体进行异味处理试验，可以提供一套低成本、高效能、卫生环保、方便易用、稳定可靠的异味处理技术，经过使用证明，具有技术先进、设备占地面积小、工艺路线短，操控简单、维护方便等特点，能够满足烟草加工企业生产线对异味处理的要求。
3.超重力技术在烟气除尘中的应用
国内，北京化工大学最先将超重力旋转填料床应用于除尘。张海峰分别采用尼龙丝网和RS 钢纹丝网为填料做了超重力旋转床除尘研究。结果表明，在气量为200 m3Ph ，液量为0. 5～2. 0 m3Ph ，转速为900～1 500 rPmin 的条件下，旋转床对灰尘的捕集效率达到99 %以上，切割粒径在0. 02～0. 3μm ，能够完全除去3μm 以上的颗粒。除尘效率随着液气比的增大而增高，RS 钢纹丝网比尼龙丝网的捕集性能好。柳巍首次采取并流操作利用旋转床进行除尘研究，发现旋转床在高速运转时，并流操作的设备总体压降要比逆流操作时低很多，在气量为80 m3Ph ，转速为1 500 rPmin 时，逆流与并流的设备总体压降之差为1 130 Pa 。华北工学院的张艳辉利用旋转床对太原二电厂及南风集团的灰尘进行处理，实验表明，旋转床的液气比为0. 21 LPm3 ，液体用量低于任何湿法除尘，但其除尘效率可达99. 9 %以上，而设备压降在600～1 250 Pa 。
4. 雾、参与臭氧层的破坏等，氮氧化物主要来源于机动车和固定排放源。
固定 NOx排放源有两类，一类来自矿物燃料燃烧；另一类来自硝酸及使用硝酸等生产过程，如氮肥厂、炸药厂、有机化工厂等生产过程。近年来，随着 NOx排放量的日益增加，对 NOx的治理研究已成为国内外环境保护领域的研究热点一。
中北大学在多年研究超重力技术的基础上，开展了对 NOx治理工作的研究。自制了适合 NOx尾气吸收的旋转填料床，并以某厂硝化尾气为气源，进行了实验研究。中北大学的李鹏等采用旋转填料床来治理火炸药厂的氮氧化物尾气，初次实验中，在进气量为 2m3/h、液气比为 20L/m3、超重力因子为 90，分别选清水和碱液作为吸收剂的条件下，实验结果表明，在相同操作条件下，以碱液作为吸收剂时，加入氧化剂可明显提高吸收效果，与清水相比吸收率提高 20%左右。二次实验中，试验条件为：两台旋转填料床串连吸收，操作参数相同，吸收剂浓度为最高浓度，超重力因子为 110时，两级吸收率达 96.4%，治理后尾气达到国家排放标准。因此，利用旋转填料床的优良特性 ，解决了火炸药行业高浓度氮氧化物尾气治理困难的问题 ，并且利用此技术提高了吸收剂的利用效率、降低治理成本。
5. 超重力技术在处理醋酸尾气中的应用
奥克托今是当前使用的能量水平最高、综合性能最好的单质猛炸药。目前，工业上普遍采用醋酐法生产奥克托今。醋酐法是以醋酐、硝酸为硝解剂，在硝酸铵的参与下，硝解乌洛托品。在此过程中，由于温度不断升高，很大一部分醋酸挥发，给工房的工作环境和人的身体带来很大的危害。目前，工厂采用单级塔设备对醋酸进行吸收，但是经过单级塔后仍然有很大一部分醋酸不能被吸收。为解决在用醋酐法生产奥克托今的过程中挥发出来的大量醋酸溶剂，
6. 超重力技术在脱硫除尘中的应用
虽然超重机不是针对空气污染控制而提出的，但从理论和实践上都表明超重机具有较好的粒子捕集性能及高效传质性能。超重机与传统的脱硫除尘装置相比较有以下几个方面的显著优点：
6.1.超重机的体积都要小的多，故而占地面积大为减少
6.2.超重机的处理气量大，适应范围广
6.3.超重机能适应于高温、高湿和有腐蚀性的场合
6.4.超重机的设备压降比较低
6.5.超重机启动后达到稳定态的时间短，对运行参数的变化适应性强
6.6.超重机也可以进行液沫和雾滴的捕集
超重机和所有的湿式除尘器一样，都需要对捕集粉尘后的污水进行处理，所以，应用超重机除尘必须要有与之配套的污水处理系统。另外，与一般湿式除尘器一样，超重机不适于处理黏性大的粉尘。
7. 超重力技术在除尘方面的应用
传统的工业除尘器在除尘效率和处理量方面随着工业除尘标准的提高 ，已不能满足环境保护的要求。利用超重力技术的旋转除尘器虽然在平均压降方面与喷淋塔和电除尘器相比处于一定的劣势 ，但其分离效率高达 99. 9 %，切割粒径达到 10 -8m的数量级。综合考虑平均压降、分离效率、切割粒径等指标 ，与传统的除尘设备相比 ，利用超重力技术的旋转床除尘器显示出一定的优势。如果对旋转床的填料结构加以改进 ，研制出气体阻力低而传质性能好的填料 ，则可降低平均压降 ，从而降低系统的风机电耗。
在采用了这种高效的气液传质装置后 ，不仅使系统设备的占地面积或空间体积大幅度减小 ，节省大量的基建投资 ，而且设备重量轻、维修方便 ，可缩短检修工期。设备费用比传统设备大大降低 ，有利于降低生产成本。尤其是错流型旋转填料床应用于烟气除尘的研究尚处于开发阶段，离大规模的工业应用还需时日，但作为一种新型、高效、投资小的除尘技术及设备，具有广阔的发展前景。
8. 结 论
由于超重力技术的广泛适用性，极大的强化了物质相间的传递过程；物料在设备内的停留时间极短（100ms～1s）；以及具有传统设备所不具有的体积小、质量轻、能耗低、易运转、易维修、安全、可靠、灵活及更能适应环境可垂直、水平或任意方向安装，不怕颠簸，可安装于运动物体；快速而均匀的微观混合等优点，使超重力技术在冶金、生物、化工、能源、材料、环保等工业领域中有广阔的商业化应用前景。随着对超重力技术的研究不断深入和该技术的不断完善，在不远的将来会广泛应用于有害气体的治理和工业排放气的回收综合利用中。
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