大差异颗粒分级再生设备的性能研究

通过改变表观气速U、颗粒循环速率W、粉尘/捕集颗粒比R等操作参数,考察了大差异颗粒空气分级设备在设置内构件前后的压降和分级效率的变化。结果表明,自由床时,压降随表观气速的增大而增大,分离效率在U=0.27 m/s时达到最大值87%。捕集颗粒循环量对压降的影响较小,分级效率随W的增大而持续下降。粉尘/捕集颗粒比较低时,压降无变化,但增大至超过约翰逊网的阻塞限度后,操作压降呈指数型增长,分级效率迅速下降。设置内构件后,由于其起到了整流和分布作用,设备压降和分级效率的变化不如自由床时敏感,拓宽了可操作的粉尘/捕集颗粒比范围,但缩小了可操作的表观气速范围。将设备实际压降划分为约翰逊网压降、颗粒摩擦压降、气体出口压降三个部分,基于实验结果,给出了计算压降的模型。     

离心力场-移动床耦合气固分离装备的研究进展

气固分离装备的发展对于实现高温烟气的高效除尘净化具有重要意义。基于单一气固分离机制的除尘装备难以实现精细除尘的目标。将离心分离和移动床分离耦合在同一装备中，实现两种分离机制的协同强化无疑是一种解决方案。在该耦合装备中，旋风壳体和移动床内气相、捕集颗粒、粉尘的运动较之常规单体旋风分离器、移动床均具有一些独特的特性。通过压降-时间响应曲线发现该新型耦合分离装备具有自清洁功能。该装备对黏附性微细粉尘的捕集效率在95%以上；旋风壳体分离了10μm以上颗粒物，而内置颗粒床捕集到的粉尘粒径在10μm以下，验证了二者在同一装备中的协同强化。但是，强化自清洁效应和提高捕集效率构成了一对矛盾。研究表明，该新型耦合分离装备仍具有很大的性能提升空间。     

入口粉尘浓度对新型旋流-颗粒床耦合分离器特性的影响

通过大型冷模实验,考察了入口粉尘浓度对某连续操作新型旋流-颗粒床耦合分离器压降和除尘效率的影响特性。结果表明,入口粉尘浓度越大,达到平衡时分离器的压降越大,压降增速越快,入口粉尘浓度为59.13 g/m3时,分离器平衡压降最大为1.2 kPa;入口粉尘浓度越低,分离器分离效率越高。分离器颗粒床层内捕集颗粒含尘量与再生效率有关,再生尘源浓度越小,分离器压降达到平衡越快。当再生尘源浓度由58.18%降至23.67%,装置压降由1.5 kPa降至1.2 kPa;随着再生尘源浓度降低,分离器除尘效率略微下降。入口粉尘浓度和再生尘源浓度对分离器压降影响的结果一致,对分离器效率影响的结果不同。     

气固并流式轴向移动床过滤器的压降特性

通过冷模实验，改变移动床表观气速、颗粒循环速率、入口气体含尘浓度等操作参数，研究了轴向移动床过滤器的压降特性和合适的操作条件，结合移动床内气固两相运动特点，修正了Ergun公式，在加尘条件下分析了床内滤饼对压降稳定性的影响。结果表明，在无尘负荷条件下(“纯”移动床操作)，颗粒的循环速率由0增至2.26 kg/(m2?s)时，设备的压降减小0.03 kPa。表观气速为0.126 m/s、入口气体含尘浓度为89.10 g/m3时，移动床内滤饼形成和破损呈动态平衡，过滤500 s后，压降可稳定在0.88 kPa，此时设备具有较高的除尘性能，粉尘捕集效率可达96%以上。     

气固顺流式移动床过滤器的除尘性能

为了探究气固顺流式移动床过滤器的除尘性能。通过在大型冷模实验中改变表观气速、颗粒循环强度、粉尘在过滤器中的比沉积率σ等操作参数,考察了过滤器的两个重要性能参数——操作压降和捕集效率的变化。实验发现,随着表观气速增大,设备的压降随之增大,设备的除尘效率呈下降趋势。随着粉尘的比沉积率σ增大,稳定后的操作压降也会有所增长,但操作压降的稳定性随着比沉积率的增大呈现"不稳定-趋于稳定-不稳定"的趋势,设备的过滤效率先逐渐增大,而后降低。当表观气速u_g为0.126 m×s~(-1),比沉积率σ为0.000 735时,过滤器的操作压降可以达到相对稳定的状态,此时除尘效果最优,捕集效率可达97%以上。     

旋风-颗粒床组合去除PM2.5的试验研究

为增强对微细粉尘的捕集能力,将旋风分离器与颗粒床过滤器串联组合,重点研究该复合式除尘装置对PM2.5的去除效果。试验结果表明,旋风分离器与颗粒床过滤器串联系统的总分离效率可达99.99%,且压降不高于3.5 k Pa。颗粒床出口粉尘d50=0.7μm,d95=1.4~1.7μm。故该装置在较低的能耗下对5μm以下微细粉尘尤其是PM2.5有较高的捕集能力。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率σ对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着σ的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s^-1、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

固定床颗粒层过滤性能分析及预测

使用两种滤料颗粒在一套冷态试验装置上考察了过滤气速和颗粒层厚度对颗粒层过滤性能的影响。结合颗粒层过滤宏观模型,分析了不同操作条件下粉尘比沉积率?对颗粒层粉尘捕集能力偏离初始值程度F和过滤压降偏离初始值程度G的影响,然后预测了过滤效率和压降。结果表明,试验范围内,随着?的增大,F呈现先增加后降低的变化趋势,而G逐渐增加。结合过滤气速u=0.2~0.6 m·s~(-1)、颗粒层厚度L=0.11~0.2 m条件下的试验数据拟合得到了F-σ和G-σ函数关系,过滤效率和压降的计算值与试验吻合较好,优于文献中相关公式,可为颗粒床过滤性能的预测提供参考。     

移动床除尘器捕集颗粒喷动再生的主要操作因素

通过对喷动再生操作前后的捕集颗粒进行采样,考察粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量等操作因素对再生效果的影响。结果表明,粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量为影响喷动再生效果的主要操作因素,随粉尘/捕集颗粒比增大、提升管气速增大、颗粒循环量减小,粒级效率增大;喷动再生器在提升管气速较高时,再生效率较高,但若提升管气速过高,捕集颗粒同样会随灰尘一起被带出;喷动再生过程不可避免地造成捕集颗粒的磨损,合适的提升管气速对整个喷动再生系统至关重要,一般为捕集颗粒带出速度的1.1?1.3倍。     

旋转填充床除尘技术的研究

采用新型传质分离设备——旋转填充床研究其对发电厂燃煤飞灰的除尘性能。作为一种湿式除尘器，在气量200m^3/h，液量0．5～2．0m^3/h，转速900～l500r／min的条件下，旋转填充床显示出良好的颗粒捕集性能，总效率达99％以上，切割粒径范围在0．02～0．3μm，设备的气体压降较低。讨论了旋转填充床的除尘性能和压降行为，并解释了一些实验现象。     

气体干法净化旋流吸附耦合设备压降特性

气体干法净化旋流吸附耦合设备将旋流分离和移动床吸附/过滤分离有机结合,可适应较宽的温度范围,为高温气体净化提供了一种新思路。在不加尘及不同的移动床循环速率和旋风入口气速下对该设备进出口静压差进行了测量和分析。实验结果表明,设备静压差在整个运行过程中较为稳定,有较强的可预测性,无量纲标准偏差维持在0.4%以内;实验范围内,移动床循环量的大小对设备静压差没有影响;设备压降与旋风入口气速呈现出良好的二次方程（抛物线）关系;将设备实际压降划分为进口管路沿程摩擦损失、入口天圆地方摩擦损失、旋流体摩擦损失、内置移动床摩擦损失和出口管路沿程摩擦损失五个部分;获得了旋流体摩擦损失及设备实际压降与入口速度头的关联方程;该设备的阻力系数与普通旋风分离器相比,没有明显增大;初步加尘实验确认了旋风壳体与移动床之间旋流作用的存在,为进一步结构优化提供了参考。     

天然气净化用多管旋风分离器的分离性能

为了系统评价天然气净化用多管旋风分离器的分离性能,在线测量了入口气速6~24 m/s、入口颗粒浓度30~2000 mg/m3范围内多管旋风分离器的分离效率和分级效率. 结果表明,多管旋风分离器的分离效率和分级效率都随入口气速和入口颗粒浓度增大而提高. 与单管旋风分离器相比,在相同实验条件下,多管旋风分离器的分离效率下降2%~15%;单管旋风分离器基本能除净粒径大于10 mm的颗粒,而多管旋风分离器只能去除15 mm以上的颗粒. 多管旋风分离器的压降主要是内部单管旋风分离器的压降,占整个压降的80%~90%.     

Design and performance evaluation of vacuum cleaners using cyclone technology

A cyclone technology for a vacuum cleaner—axial inlet flow cyclone and the tangential inlet flow cyclone — to collect dusts efficiently and reduce pressure drop has been studied experimentally. The optimal design factors such as dust collection efficiency, pressure drop, and cut-size being the particle size corresponding to the fractional collection efficiency of 50% were investigated. The particle cut-size decreases with reduced inlet area, body diameter, and vortex finder diameter of the cyclone. The tangential inlet twin-flow cyclone has good performance taking into account the low pressure drop of 350 mmAq and the cut-size of 1.5 μm in mass median diameter at the flow rate of 1 m³/min. A vacuum cleaner using tangential inlet twin-flow cyclone shows the potential to be an effective method for collecting dusts generated in the household.     

双循环旋风分离器阻力性能的实验研究

双循环旋风分离器通过将主进气口设于简体中部,将顶部进气口设为回流口,消除了传统旋风分离器顶部进气口存在的二次流和短路流,进而使大于3μm颗粒的分离效率接近100%.基于工程设计理论的需求,研究了该新设备的阻力性能.利用直径为0.250 m的实验设备,测定了其压降与进口气速的关系,考察了不同结构和操作条件对其阻力性能的影...     

双循环旋风分离器除尘机理的数值模拟

双循环旋风分离器通过将主进口设置在筒体中部,将顶部进气口设置为回流口,消除了进气口附近的二次流,避免了短路流,将大于3μm颗粒的分离效率提高至接近100%,并避免了少量11—15μm颗粒的短路逃逸。为了探索该设备的除尘机理,借助CFD软件,通过数值模拟研究的方式,辅助分析了2种进气口在分离性能上不同,传统旋风分离器不能完全分离3—8μm和11—15μm颗粒的机理,以及消除二次流的方法。计算结果表明:当回流气速低于主进气速时,会产生类似于顶端进气口的现象,即二次流、灰环和短路流,降低了小于6μm颗粒的分离效率。当回流气速略大于主进气速时,可以完全消除主进气口附近的二次流,使得所有粒径颗粒的分离效率都较高。模拟结果与实验结果从定性的角度符合较好。     

Utilization of rice-husk packed beds as fine dust collectors at heavy dust loadings

Typical rice mills generally generate tonnes of biomass which is rice husks and a significant quantity of coarse and fine dusts from the paddy, resulting in public health concern. Instead of normal air cyclones which are not efficient for collecting fine soft-hair (detached pubescence) particles smaller than a few microns, a new system using packed beds of rice husks was developed for collection fine dusts. It was found that the rice-husk packed beds could exhibit an effective performance in capturing fine dusts at various dust loadings with collection efficiency higher than 85% by mass. The filtrating phenomenon could be observed as an integrated effect of cake and deep-bed filtrations due to the heavy dust loads, agglomeration of dusts, and cohesion between the dusts and bed of irregularly shaped rice husks. Both the pressure drop across the bed and the overall filtration efficiency remarkably increased at the initial clean stage, then increased more slowly due to the recurrent fracture of the dust cake layer.     

防返混锥对双循环旋风器性能的影响研究

前面的研究表明,双循环旋风分离器的设计使得大于3μm颗粒的分离效率接近100%。本文通过CFD模拟软件Fluent 6.2对带有防返混锥的双循环旋风分离器内的压力场和颗粒轨迹进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,模拟结果和实验结果基本一致。模拟得出防返混锥可使分离器的阻力系数增加12%,并减小灰仓内3μm以下颗粒的返混量。实验结果表明,进口气速在8～21m/s时,防返混锥可使主进口和回流口的阻力系数分别增加14.6%和11.8%;当进口平均气速在15～19m/s时,若采用主进口进料,防返混锥可使总分离效率提高0.15%～0.2%;若采用回流口进料,可提高1.5%～2%。     

旋流分离-颗粒床耦合气固分离装备旋流场静压分布

针对一种集旋风分离器和内置颗粒床优势于一体的新型耦合气固分离装备在无灰负荷及固定床操作条件入口环形空间、分离空间和灰斗内静压场进行研究。结果表明，静压沿周向为非对称分布，轴向为非均匀分布，径向则呈中心低两侧高分布；且存在着静压分布的降压区(0?~180?，以入口处为0?)和增压区(180?~360?)；装备中心的负压及旋流作用在轴向高度H=6.41D(D为旋风壳体内径)以下对静压的影响不再显著；内置颗粒床外壁附近存在“滞留层”，有利于提高装备的分离性能。根据实验数据给出了静压周向分布和静压轴向分布的经验公式。