表面润湿性对梯形除雾器分离性能的影响

为解决实际工业中除雾器在高气速时分离效率明显降低的问题，利用除雾器分离实验装置，以水为实验介质，采用电火花线切割技术在叶片表面构建仿生微结构实现表面疏水化，考察了表面润湿性对除雾器分离效率和压降的影响。结果表明，仿生微结构的疏水功能和减阻效应良好，表面液膜的排液速率明显加快。当气速超过5 m/s时，其液膜厚度相对较薄，可有效抑制液滴的二次夹带，提升分离效率。同时，疏水型梯形除雾器内的流场分布较平缓，流动阻力小，总压降约为带钩型梯形除雾器的一半。因此，疏水型梯形除雾器兼具高效率和低阻力特性，综合分离性能最佳。     

亲油型聚结滤芯饱和度预测模型研究

纤维聚结滤芯广泛用于压缩空气净化、发动机曲轴箱通风、加工和切割等一系列工艺过程中，用于除去气流中的液体气溶胶颗粒。由于聚结滤芯饱和度对于过滤效率及阻力具有重要影响，因此建立饱和度与滤材参数及操作条件之间的关系将有助于优化滤芯结构并提高过滤性能。目前实际工业用聚结滤芯通常由多层微米级玻璃纤维材料组成，然而现有计算模型无法用于此类滤芯的饱和度预测。因此，本文基于多种常用亲油型聚结滤芯压降及饱和度实验测试结果，根据“跳跃-通道”模型及毛细管理论建立了新的饱和度预测模型。通过与大量已发表文献数据对比发现，当饱和值大于0.2时，预测值与实验结果吻合度较好，相对偏差≤20%。随着饱和度的降低，滤芯润湿区域和非润湿区域之间界限逐渐明显，此时无需对毛细管半径进行修正。然而，新模型仍然要依靠压降测量值进行计算，这一问题需在后续工作中加以解决。     

煤层气集输系统颗粒杂质分布及应对措施

受煤层气田地质情况和抽采方式等影响,煤层气在从井口到外输的气田集输过程中常夹带有粉尘和水分等杂质,影响地面集输系统安全运行。为了解集输管道内杂质现状,利用管道内颗粒物在线检测方法,检测了井口、阀组和集气站等多处集输节点的粉尘质量浓度和粒径分布、游离水和水蒸气含量等数据,发现了液体杂质的含量较大,并分析得到杂质在集输管道内的沉积现象。从不同区块的井口、压缩机后等位置捕集杂质并进行成分分析,得到了固体杂质的成分和液体杂质的物性,发现压缩机前后杂质成分差异较大。针对地面集输系统的分离设备存在的问题,提出了现场在用过滤元件的改进措施,通过实验室测试和现场试验证明了改进后的过滤元件具有低阻高效的特点,适用于低压低成本特点的煤层气田地面集输系统。     

气液过滤过程中液滴二次夹带现象分析

在天然气长距离输送过程中,天然气夹带的液滴严重影响压缩机组的安全可靠运行。利用所建立的滤芯过滤性能检测装置,以癸二酸二辛酯为实验介质,分析了天然气净化用滤芯气液过滤过程中液滴二次夹带现象的特征,比较了滤材润湿性和过滤速度等参数的影响。结果表明:当滤芯仅由聚结层组成时,滤芯过滤过程中存在液滴二次夹带现象,二次夹带将导致下游气体中液滴数量增多,且有较大液滴出现,稳态阶段滤芯累积效率在大粒径处下降;液滴在滤材表面的润湿性对二次夹带现象具有重要影响,可润湿型滤材表面更易出现液滴二次夹带现象,在相同过滤速度下,若需提高过滤效率,宜选用不可润湿型滤材制作工业滤芯;在0.1～0.3 m·s^-1过滤速度范围内,提高过滤速度可减少液滴二次夹带现象的发生,与不可润湿型滤芯相比,可润湿型滤芯过滤效果的改善更为明显;滤芯增加排液层可有效消除液滴二次夹带现象。     

高压天然气管道内颗粒物在线检测结果校正方法

采用在线检测装置对天然气管道内颗粒物进行了实验测定,该装置可在操作压力12 MPa下无需减压装置直接对高压天然气内的颗粒物浓度和粒径分布进行检测. 在6.3 MPa压力下,对国内某天然气站管道内颗粒物的特性进行了检测,分析了影响在线测量结果的因素,以离线测量数据为基准,提出了修正方法,对在线测量所得粉尘颗粒物的粒径分布和浓度进行了修正,在线检测所测粒径范围由0.65~9.5 mm修正为0.55~7.2 mm. 修正前在线测量浓度为4.04 mg/m3,离线测量浓度为2.76 mg/m3,二者偏差约为46%,修正后在线检测平均浓度约为2.83 mg/m3,与离线测量浓度的偏差小于5%.     

基于动态压力的高温陶瓷过滤器断裂在线故障诊断

壳牌煤气化以及催化裂化工艺中,高温陶瓷过滤器是保证系统长周期稳定运行的重要设备。但因系统开停车、脉冲反吹引起的振动、过滤管间粉尘架桥等原因,使得陶瓷过滤管存在断裂现象,因此对过滤管是否断裂进行在线诊断十分必要。常温常压下,在多管过滤性能试验装置上,使用高频动态压力传感器,测定脉冲反吹过程中不同泄漏孔径下过滤器内壁面不同位置处的动态压力,通过提取动态压力的特征值,并将特征值量纲一化后用一个加权值参数表示,建立了动态压力与泄漏孔径的关系模型,通过试验数据验证了模型的正确性;根据动态压力到达不同位置处传感器所测定的时间不同,使用量纲一化广义互相关函数,建立基于时间差的源信号定位模型,能精准判别陶瓷过滤管泄漏所在的位置。通过两个模型的相互耦合,能快速准确判断过滤器中是否有过滤管断裂以及断裂的位置和多少,为过滤器的稳定运行提供一定的技术支持。     

基于元模型的过程系统优化

应用均匀实验设计和支持向量机方法构建复杂过程系统的经验模型(元模型),并将其作为适应度函数与遗传算法结合,建立了该系统的优化方法. 该方法只需采用少量仿真模型计算数据便可建立复杂过程系统的元模型,可显著降低复杂过程系统模型的计算过程,便于复杂过程系统的优化. 将该方法用于普光高含硫天然气净化装置全流程操作参数优化,在操作参数优化空间内均匀选取10个实验点,建立了净化装置全流程元模型,其预测值的相对误差小于4%. 优化结果表明,在优化操作点,净化装置有效能效率提高了6.6%.     

熵产方法在旋风分离器内部能耗分析中的应用

应用雷诺应力模型对壁面绝热的旋风分离器的流场进行数值分析,对模拟结果采用熵产分析法和(火用)分析法计算分离器的(火用)损,证实了热力学第二定律研究旋风分离器能量损失的可行性。分别计算了旋风分离器内湍流熵产、黏性熵产、壁面熵产和温差传热熵产。结果表明,壁面熵产和湍流熵产占总熵产的比例分别大于56%和38%,是影响旋风分离器能耗的主要因素。分析了旋风分离器内局部熵产,结果表明,芯管附近体积占旋风分离器体积的10%,其熵产占分离器总熵产的比例高于14%,灰斗入口附近体积仅为旋风分离器体积的5.8%,其熵产占总熵产的比例高于16%,因此芯管附近和排尘口附近是旋风分离器能耗的主要区域。     

高温烟气颗粒物在线检测装置性能评价

为评价高温工况下颗粒物在线检测装置的性能,在催化裂化高温烟气过滤实验装置上使用光学在线颗粒物检测装置测定了过滤器下游烟气中的催化剂浓度及粒径分布,同时用离线式粉尘等动采样装置和Coulter粒径分析仪测量过滤器上游与下游的催化剂浓度和粒径分布,对在线式的测量结果进行验证。考虑了温度对在线式测量结果的影响。实验结果表明:在线式检测装置可以在操作温度320~465℃,操作压力0.21 MPa工况下实现稳定的测量,在线式测量结果和离线式测量结果吻合很好,实验和计算模拟结果表明操作温度对实验测量的影响可以忽略。在此基础上,针对煤化工行业的实际工况,提出了利用迭代方式来获得在线测量结果修正值的方法,该方法对煤化工工艺中高温气体管道内颗粒物的在线测定同样具有指导意义。     

陶瓷滤管基体粉尘沉积状况SEM分析

将树脂包埋、固化技术成功应用在陶瓷滤管基体的SEM 分析上,能够在不破坏基体和粉尘沉积结构的情况下对滤材内的孔隙率、孔隙直径、颗粒直径、沉积量等微观参数进行测量和分析。使用压汞仪和X － 射线衍射仪（XRD） 对测量和计算结果进行了验证和分析,证明实验方法可靠,测量结果准确。SEM 测量结果表明尽管陶瓷滤管基体由相同尺寸的陶瓷颗粒制成,由于颗粒本身的不规则和堆积结构的随机性,基体内孔隙差别很大,这会导致局部的速度场和浓度场分布不均,引起粉尘沉积和阻力增加。随着脉冲反吹循环次数的增加,粉尘沉积有加剧并向内部延伸的趋势。