细颗粒在蒸汽冷凝相变过程中的长大特性

为获得细颗粒在水蒸气冷凝过程中的长大规律,借助自行搭建的细颗粒生长管实验平台,研究了不同过饱和度、细颗粒长大时间、初始数浓度和初始粒径分布对不同润湿性细颗粒在蒸汽冷凝相变过程中长大特性的影响。结果表明:过饱和度和颗粒长大时间对不同润湿性细颗粒尤其是亲水性颗粒的长大影响显著;当过饱和度和颗粒长大时间相同时,初始粒径分布相近的颗粒长大率均随其接触角的增大而减小,并且亲水性颗粒长大率的减小趋势更显著。亲水性细颗粒初始数浓度的增加不利于蒸汽在细颗粒表面凝结;亲水性细颗粒初始粒径越小,长大效果越好,当过饱和度为1.49、长大时间为1 s时,长大率可以达到144%。     

大型喷雾粒径分布的图像法测量

雾化技术在能源、化工等领域应用广泛,研究雾化机理和优化雾化喷嘴性能的前提是对其雾化液滴尺寸及粒度分布进行准确有效的测量和表征。目前常用的雾化液滴粒度测量技术,如基于光散射或衍射原理的激光粒度仪和相位多普勒分析仪等,能够较准确地测量粒径分布比较窄、最大粒度在2000 μm以下的喷雾,但对含特大颗粒且粒径分布很宽的喷雾,往往难以得到可靠结果甚至不可能进行测量。本文提出了用图像法测量这类大流量喷雾,构建了图像法测量系统,编写了图像处理程序,经标定实验后,采用该系统对某喷嘴喷雾液滴粒径分布及规律进行了测量研究。研究结果表明图像法可用于大型喷雾液滴粒度及分布的测量。     

磁性纤维直径对捕集Fe基细颗粒影响数值模拟

为了实现对钢铁行业微细颗粒的超低排放,提出磁性纤维提高对 Fe基细颗粒物的捕集。 基于计算流体力学?离散相模型CFD-DPM对比研究了传统纤维、磁性纤维直径对Fe基细颗粒捕集效率以及过滤阻力的影响。结果表明：当风速为0.10 m/s时,对于直径为35~45 μm范围的纤维,直径的增大能够明显增加过滤阻力。对于粒径小于2.5 μm的颗粒,磁性纤维直径的增加对捕集效率提高的影响相对较小,当颗粒粒径大于2.5 μm时,增大纤维直径能够显著提高捕集效率。风速处于0.01~0.05 m/s范围时,增大纤维直径对提高磁性纤维捕集效率作用明显;当风速为0.08~0.10 m/s时,纤维直径变化对捕集效率的影响较小。磁性纤维质量因子随纤维直径增大而下降。     

大型喷雾粒径分布的图像法测量

雾化技术在能源、化工等领域应用广泛,研究雾化机理和优化雾化喷嘴性能的前提是对其雾化液滴尺寸及粒度分布进行准确有效的测量和表征。目前常用的雾化液滴粒度测量技术,如基于光散射或衍射原理的激光粒度仪和相位多普勒分析仪等,能够较准确地测量粒径分布比较窄、最大粒度在2000μm以下的喷雾,但对含特大颗粒且粒径分布很宽的喷雾,往往难以得到可靠结果甚至不可能进行测量。本文提出了用图像法测量这类大流量喷雾,构建了图像法测量系统,编写了图像处理程序,经标定实验后,采用该系统对某喷嘴喷雾液滴粒径分布及规律进行了测量研究。研究结果表明图像法可用于大型喷雾液滴粒度及分布的测量。     

FCC三旋细颗粒凝结长大特性实验研究

为进一步提高FCC三旋细颗粒脱除效率,基于蒸汽相变原理,在低过饱和度下进行了FCC三旋细颗粒相变长大特性的实验,并采用静电低压冲击器(EIPI+)测量相变长大前后颗粒粒径分布,研究了热水温度、颗粒初始浓度及烟气流量对颗粒相变长大的影响。结果表明:提高热水温度可显著促进颗粒长大;颗粒的初始浓度对其长大效果的影响因热水温度而异,具有一定不确定性;烟气流量增大会抑制颗粒长大。在最优的实验条件下,细颗粒的算术平均粒径由初始的1.35增大到6.76μm,已达FCC大三旋装置除尘的临界粒径,可进行工业分离。     

燃煤微细颗粒迁移过程的动力学

基于矩方法将燃煤生成的典型多分散性颗粒系统分为粗颗粒和细颗粒两个模态,构造了较完整的颗粒物迁移过程的计算模型.在考虑细颗粒自身的布朗碰撞凝并过程、粗颗粒自身的非均相凝结过程以外,还重点考虑了细颗粒向粗颗粒表面的扩散,即粗颗粒对细颗粒的捕集过程.以此为基础,对典型煤燃烧环境中细颗粒的数密度分布变化规律进行了预报与分析.     

声波与喷雾对于飞灰颗粒团聚的影响

为了研究声波团聚的影响因素，以燃煤飞灰细颗粒作为声波团聚的实验对象，使用光学颗粒物粒径谱仪测量颗粒的粒径分布与浓度，主要研究了声波频率与喷雾对声波团聚的影响。结果表明：在声波的作用下，细颗粒浓度显著减少，且声波团聚效果对频率较为敏感；无论在高声压还是低声压级下，1400Hz的频率下能获得最佳的团聚效果；在加入喷雾后，颗粒物浓度显著减小，且随着喷雾量增大，颗粒物浓度越小；分析了喷雾增强团聚效果的机理：在加入喷雾后，细颗粒间的相对运动增强；同时喷雾颗粒增大了颗粒浓度，增大了细颗粒碰撞概率；此外，喷雾改变燃煤飞灰细颗粒的表面特性，使颗粒的表面黏性增大，有助于团聚体形成。     

碰撞恢复系数对单纤维颗粒捕集特性的影响

利用CFD-DEM耦合方法对单纤维过滤介质进行了气-固两相流的数值模拟,研究了颗粒和纤维体间碰撞恢复系数的变化对颗粒在单纤维体上的沉积及捕集特性的影响。结果表明,颗粒的粒径较小时,纤维体捕集颗粒数量较少,且颗粒较为发散,而当颗粒的粒径较大时,颗粒被纤维体捕集的数量明显增加。颗粒的捕集数量随颗粒与纤维体间的恢复系数呈先增加后减少,然后达到平稳状态的趋势,颗粒与纤维体间的恢复系数超过0.3时,颗粒的捕集效率趋向于一个稳定值。     

洗涤塔脱除燃烧源超细颗粒的实验研究

在填料洗涤塔中进行了利用蒸汽相变原理促进燃煤和燃油超细颗粒凝结长大并高效脱除的实验研究;采用电称低压冲击器(ELPI)、SEM及XPS对两种燃烧源细颗粒凝结洗涤前后的数浓度、粒径分布、形貌和元素组分进行了分析测试,考察了洗涤塔进口气液温差、进口烟气含湿量及液气比等对脱除效率的影响。结果表明,燃煤和燃油产生的超细颗粒形貌和组分具有较大的差别,燃煤超细颗粒主要为硅铝矿物质,而燃油超细颗粒主要为含炭物质;在相同条件下,燃煤超细颗粒相变脱除效果优于燃油超细颗粒;脱除效率随洗涤塔进口气液温差的增大而提高,在相同进口气液温差下,增大进口烟气含湿量可显著提高超细颗粒的脱除效率;液气比的影响与填料洗涤塔内是否存在蒸汽相变有关;通过合理调节进口烟气含湿量及进口烟气与洗涤液的温差在填料塔内建立微粒凝结长大所需的过饱和水汽环境可有效脱除燃烧源超细颗粒。     

提高旋风分离器捕集细粉效率的技术研究进展

综述了国内外近几年提高旋风分离器捕集粒径5靘以下细粉效率的研究进展.最新的研究试验表明:新的组合式旋风分离器基本上能完全分离粒径1 靘左右的微细颗粒,已突破了旋风分离器技术不能有效分离5靘以下微细颗粒的传统观念;促使超细颗粒预团聚的旋风分离器组合分离系统是目前最有应用前景的一种微细颗粒旋风除尘技术,值得进一步研究开发.     

水汽在燃煤PM2.5表面异质核化特性数值预测

根据Fletcher经典异质核化理论建立数值实验平台，将水汽在不可溶微粒表面异质核化临界过饱和度模拟结果与文献中实验结果进行了对比，二者符合较好。在此基础上，结合燃煤PM2.5物化性质及实测的表面张力与接触角数据，数值预测了水汽及润湿剂溶液蒸气在燃煤PM2.5表面异质核化晶核形成自由能、临界晶核半径、成核速率、临界饱和度。结果表明，添加润湿剂能降低临界晶核形成自由能，减小临界晶核半径，使成核速率急剧增加，成核临界饱和度显著降低，极大地改善了水汽的核化凝结能力，但不同润湿剂的作用效果不同，所选用的5种润湿剂中，以SDS与Silanol w22效果最佳。     

火力发电厂燃煤飞灰润湿性能

化学团聚是控制燃煤电厂细微颗粒排放最有效的方法之一。颗粒物被团聚剂润湿是化学团聚的首要步骤。以小龙潭电厂燃煤飞灰为对象,采用激光粒度仪研究了燃煤飞灰在十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Triton X 100(TX100)三种润湿剂溶液中的润湿性能,考察了润湿剂浓度、温度对燃煤飞灰润湿性能的影响。结果表明：水仅能将飞灰颗粒中的PM^₁₀+部分全部润湿,0.25%的SDS溶液中PM_2.5⁺可全部润湿,1%的SDS及0.4%的SDBS溶液中PM₁⁺可全部润湿;TX100溶液在低浓度条件下具有较强的润湿飞灰颗粒的能力,且0.1%的TX100溶液对细微颗粒的润湿性能较好;温度从20℃上升到60℃,润湿剂溶液表面张力降低,飞灰的润湿性能增强。鉴于飞灰在三种润湿剂中良好的润湿性能,三种润湿剂均可作为团聚剂组分以促进燃煤飞灰中的细微颗粒润湿进而被团聚成为容易脱除的大颗粒。     

喷淋塔内可吸入颗粒物的脱除与凝结增长特性

引言 可吸入颗粒物是一种重要的大气污染物,其对人类健康和大气环境带来极大危害[1-2].在当前以燃用化石燃料为主的能源结构和与日俱增的能源消耗形势下,燃烧源的排放成为可吸入颗粒物的一个重要来源[3],主要原因是目前电站及工业生产中的除尘设备,如电除尘器、过滤除尘器等虽然已达到很高的水平,但对可吸入颗粒物的脱除效率却较低,使得大量颗粒排放到大气中.     

不同油气参数下SVQS系统内颗粒浓度场的模拟

为研究提升管出口旋流快分(SVQS)系统中催化剂颗粒的运动规律与浓度分布特征,对不同油气参数下SVQS系统的气固分离进行了数值流动模拟,从粒径、浓度分布和颗粒返混三个方面进行了分析。结果表明,在入口浓度一定的情况下,油气密度越大或黏度越小,封闭罩壁面处颗粒浓度越大,呈螺旋状分布的细带带宽和螺距不同;在隔流筒盖板处有颗粒大量聚集,并形成具有周期脱落特点的颗粒环带;隔流筒底部出现的“短路流”现象,削弱了SVQS系统的分离性能;不同粒径的颗粒下行时始终处于螺旋分层排列状态,且SVQS系统对直径为0.013 mm以下的细小颗粒的分离性能较弱。油气密度越大或黏度越小,颗粒间的跟随性更佳,浓度分布更均匀,SVQS系统对中、细颗粒的捕捉能力变强。SVQS系统中存在颗粒返混现象,且随油气密度增大或黏度减小而削弱。削弱颗粒返混、抑制颗粒高峰是提高该系统分离性能的重要方式。     

应用润湿剂促进WFGD系统脱除细颗粒物的性能

采用旋流板塔双碱法脱硫工艺,进行了脱硫液中分别添加聚醚硅油、Compound No.3、XHG-248润湿剂促进湿法烟气脱硫(WFGD)系统脱除细颗粒物的试验研究,考察了脱硫液气比、脱硫液温度等对润湿剂作用性能的影响,并进行了协同利用蒸汽相变原理和添加润湿剂促进细颗粒物脱除的试验.结果表明:脱硫液温度对添加润湿剂的作用...     

化学团聚促进电除尘脱除PM2.5的实验研究

燃煤排放细颗粒物是大气环境PM_2.5增加的重要来源。采用燃煤热态实验系统,进行了在电除尘器入口烟气添加化学团聚剂以及协同脱硫废水蒸发处理促进电除尘脱除PM_2.5的实验研究。实验考察了团聚剂添加前后PM_2.5浓度及其粒度分布的变化,以及团聚剂浓度、添加点烟温、团聚剂溶液pH、烟气量、雾滴粒径等对PM_2.5脱除效果的影响。结果表明,添加化学团聚液后,通过润湿作用、液桥力和吸附架桥作用可增强PM_2.5之间的接触并促进团聚长大,PM_2.5增大到原先的4倍左右,典型工况下电除尘器出口PM_2.5浓度降低40%以上。增加团聚液浓度可促进PM_2.5的脱除;适当降低团聚液pH有利于PM_2.5的团聚。喷脱硫废水,电除尘器出口PM_2.5浓度变化不大,加团聚剂后出口细颗粒物浓度降低。     

Powder production via electrohydrodynamic-assisted molten metal jet impingement into a viscous medium

In this paper, a novel method for preparing metal powder with the aid of electrohydrodynamic (EHD) force is introduced. A pneumatic based atomization apparatus was constructed for this study. Solder melt jet is injected from a 250 μm ID nozzle onto a viscous medium (transformer oil). As a result of jet impingement and penetration into the oil, the melt jet disintegrates into micro-sized droplets and ligaments by a combination of the natural jet breakup phenomenon and EHD atomization. Due to the presence of electrostatic forces, the disintegrated droplets and ligaments repel each other and therefore particle coalescence and agglomeration is minimized in this method. The breakup was captured with a high speed camera. The morphology and structure of the obtained powders were investigated using Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD), respectively. Morphology of the particles was controlled by varying the oil temperature and the EHD voltage. Structure investigations show that a decrease in particle size leads to an increase in interior microstrain. Also, interior microstrain increases by decreasing the oil temperature. The main advantage of the developed method is to produce fine powder with controlled characteristics such as size, size distribution, morphology and structure.     

Wettability studies of filter media using capillary rise test

Filtration process is a typical tertiary treatment method for oily wastewater, suitable for the lower oil concentration and oil-in-water emulsion system. Therein the wettability of oil-in-water emulsions to filter media probably has some significant influences on the oil removal efficiency, namely a lipophilic filter medium have a better performance in oil droplets coalescence and attachment than a hydrophilic one. In this paper, a Lipophilic to Hydrophilic Ratio (LHR) concept was defined on the basis of Washburn's equation and a test equipment was correspondingly designed, which were used to compare quantificationally the wettable selectivities of three filter media to oil and water. The selected filters were anthracite, manganese ore and quartz sand particles with a size fraction of +0.9 to 1.2 mm and the wetting liquids were apolar cyclohexane and polar deionized water. At the same time, the effect of filter particle size on the LHR value was also explored. Linear least-square fits for all wetting rates gave regression coefficients of more than 0.9991, confirming the suitability of the experimental method for filter particles and further validating Washburn's theory. The determined LHR values of anthracite, manganese ore and quartz sand are 1.93, 0.75 and 0.69, respectively, which means anthracite is lipophilic while manganese ore and quartz sand are hydrophilic. Moreover, for three selected particle size fractions the LHR values of anthracite particles are always the greatest and that of manganese ore are a little bit greater than quartz sand particles. Therefore, it can be deduced that the wettable differences probably be attributed to the differences of surface chemistries of filter samples. Namely, anthracite surface contains principally organic functional groups composed of carbon and oxygen elements and therefore presents apolar and lipophilic characterization, while manganese ore and quartz sand surfaces have SiO₂ species and make them polar and hydrophilic. This conclusion is approximatively confirmed by the analysis results of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).     

Numerical Investigation of the Capture of Polydisperse Particles by Charged Droplets

The capture of particles by charged droplets was simulated by considering the electrostatic interactions of droplet-droplet and droplet-particle. The results indicate that the electrostatic repulsion between droplets leads to a dynamic accumulation mode of particles. However, the droplet spacing has an insignificant effect on the capture efficiency when the electrostatic deposition predominates. The increase of droplet charge remarkably improves the capture efficiency, in which the capture of fine particles accounts for the largest proportion. Compared to the droplet charge, the droplet size shows a limited improvement in the capture efficiency. Reducing the droplet velocity prolongs the capture time instead of enhancing the capture capacity per unit time, thereby improving capture efficiency.