颗粒层过滤除尘和分级过滤特性的数值模拟及实验对比

IGCC和PFBC-CC燃气蒸汽联合循环发电均涉及高温除尘问题。目前尚未取得突破。在高温条件下采用移动颗粒层过滤除尘具有潜在的发展优势，该文针对移动颗粒层过滤除尘机理进行了数值模拟和实验研究，在建立离散颗粒运动数学模型的基础上，模拟计算了粉尘颗粒与过滤层颗粒碰撞次数与系统风速之间的变化关系以及过滤介质颗粒与不同粒径粉尘颗粒间的碰撞机率，用数值模拟的方法探讨了过滤颗粒层对不同粒径粉尘颗粒的选择性，并与实验结果进行了对比，研究发现，随系统风速的变化，粉尘颗粒与过滤层颗粒的碰撞频次与除尘效率之间存在定性的一致，单一粒径颗粒组成的过滤层对不同粒径的粉尘颗粒有显著的选择性。     

错流移动颗粒床高温除尘模拟和操作特征分析

颗粒层内的沉积粉尘是影响颗粒床过滤器除尘效率和操作压降变化的重要因素，考虑颗粒层内沉积粉尘对除尘过程的影响，基于捕集单元的收缩管模型，建立了二维的气固错流移动颗粒床过滤器除尘过程的数学模型。分析了主要设计和操作参数对颗粒层除尘效果的影响，并对颗粒层内气体流动规律、粉尘沉积特点和气体含尘浓度变化进行了模拟分析。颗粒层内的沉积粉尘在气、固流动方向上具有二维分布的特点，沉积粉尘分布导致局部气体过床的阻力和捕集单元除尘效率的变化。模型计算结果和高温煤气除尘实验数据比较表明，表观过滤气速0.1~0.3 m/s范围内，计算值与实验结果吻合较好，可适用于过程的设计和优化。     

袋式除尘设备气流分布的数值模拟

烟气进入袋式除尘设备时的分布状况是影响除尘效率和滤袋寿命的关键因素之一,在袋式除尘设备的进气烟箱中放置气流分布板是改善气流分布的有效方法。为了对除尘设备的气流分布板设计提供合理的参数,文中应用Fluent数值模拟软件对除尘设备进气烟箱放置气流分布板前后气固多相流的分布情况进行了数值模拟,采用k-ε湍流模型模拟气相流动,采用Lagrange法来计算颗粒场特性。模拟结果表明,放置气流分布板后的气流分布情况明显优于未放置之前,气流分布较为均匀。如果合理布置气流分布板的位置、孔径和开孔率,可以为除尘系统气流分布的设计提供最佳的方案。利用数值模拟可以有效地缩短设计过程,避免气流分布模拟试验台因设备不同而不能重复使用造成的浪费,减少了产品开发成本。     

陶瓷过滤器滤饼形成过程的数值模拟

用离散颗粒数值模拟方法对高温陶瓷过滤器滤饼的形成过程进行数值模拟，得出了滤饼的内部结构特性。研究发现：（1）同种粉尘颗粒在滤饼内部的分布具有显著的不均匀性；（2）在滤饼形成过程中，小粉尘颗粒向滤饼内部渗透的现象明显。     

陶瓷过滤管除尘过程的数值模拟

利用Fluent软件对陶瓷过滤除尘器中的单管过滤过程进行了数值模拟。对陶瓷管采用多孔介质模型,将气相视为连续相,对颗粒相采用DPM模型计算。结果表明,该数学模型具有可行性,管内外压力和速度分布不均匀,两者变化具有一致性。管外气流上升速度增加,使得颗粒在管外的停留时间减小,更快被管壁捕集,而对粒径小的颗粒的停留时间影响较大。     

脱汞用吸附剂在袋式除尘器内分布均匀性研究

在除尘装置前端烟道喷射活性焦等吸附剂是燃煤锅炉烟气脱汞技术最为常用且较成熟的一种方法,脱汞率可达96%。吸附剂颗粒在袋式除尘器内的分布均匀性不仅直接影响到除尘器对烟气中粉尘的净化效率和除尘器系统的能耗,同时还进一步影响到烟气中汞的脱除效率。运用Fluent软件中的离散相模型(DPM),通过模拟不同过滤风速,活性焦吸附剂颗粒粒径,布袋渗透率条件下袋式除尘器内气流分布和活性焦吸附剂颗粒运动轨迹分析吸附剂颗粒分布。通过分析还得出不同参数条件下各滤袋组颗粒沉积率的分布规律。结果表明在不影响袋式除尘器除尘效果的前提下增大进口风速、减小吸附剂颗粒粒径、增大布袋渗透率能使吸附剂在袋式除尘器内分布更均匀。     

两不同级别过滤器组合对颗粒过滤性能模拟

通过FLUENT软件模拟了不同级别过滤器两-两组合对粒径分别为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm 5种颗粒的过滤性能,同时模拟了过滤风速对过滤器捕集微粒效率和压降的影响规律,得出多个不同级别过滤器两-两组合对这五种颗粒的过滤规律,以及过滤器捕集效率和压降随过滤风速变化规律。对多个不同级别过滤器两-两组合过滤这5种颗粒的过滤规律、过滤器捕集效率和压降随过滤风速变化规律进行了分析与总结,得出不同级别过滤器两-两组合对微粒的过滤存在最佳组合的结论,对实际工程应用中过滤器的组合匹配以及空调系统过滤PM2.5方面提供了一定的参考。     

布袋除尘器过滤效率影响因素研究

分析了滤袋材料、过滤速度、阻力、粉尘粒径对布袋除尘器过滤效率的影响。降低过滤速度能够提高过滤效率,延长滤袋使用寿命;增加布袋除尘器阻力可提高过滤效率,但运行阻力增大会使能耗升高;粉尘预处理只能降低进入布袋除尘器的烟尘浓度,对提高布袋过滤效率帮助甚微;增大粉尘粒径可提高过滤效率。     

湿式电除尘器粉尘颗粒流动特性数值模拟

以某电厂220 MW机组燃煤锅炉湿式电除尘器为对象,运用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法,研究了湿式电除尘器4个电场的烟气流量和除尘效率分布特性,重点分析了粉尘颗粒在湿式电除尘器电场和出口烟道内部的分布情况。结果表明:烟气流量分配不均会导致电场除尘效率存在差异,电场烟气量越大,除尘效率越低;导流板不能同时有效调节烟气和粉尘颗粒的流动特性;粉尘颗粒质量浓度在湿式电除尘器出口烟道内分布不均,会导致粉尘排放连续监测系统数据失真;采用多点测量取平均值的方法可得到真实的湿式电除尘器粉尘颗粒排放情况。     

锅炉除尘器改造

为减少锅炉烟尘排放,对原静电除尘器改造为布袋除尘器。通过计算流体力学数值模拟,布袋采用错层布置,外加均流装置辅助,以保证烟气流场的均匀。改造后粉尘排放质量浓度由99.47mg/m3降至为5.93mg/m3,除尘效率达到99.94%,达到预期目的。     

环栅喷淋泡沫塔欧拉–离散相模型三相除尘模拟

采用欧拉(Euler)多相流模型与离散相模型(discretephase model,DPM)对脱硫除尘实验装置内部的气液固三相流流动进行三维湍流数值分析。在Euler坐标系中采用双流体模型来表述气液两相的相互耦合,同时在拉格朗日坐标系中考察颗粒的运动,把烟尘颗粒对气液两相的影响耦合于双流体模型中。通过对流场数值模拟计算结果的实验验证,得出此数学模型的可行性;分析脱硫除尘塔内部流场流动,得出气液固三相流特征,为脱硫模拟及结构优化设计提供依据;得出脱硫除尘塔除尘效率与颗粒粒径、进气风速、喷淋液气比等参数的相互关系;得出脱硫除尘塔进出口压差与烟气流量、液气比、烟尘浓度等参数的相互关系。     

基于GALJP滤波器的迟滞特性建模与补偿控制

提出一种采用正交结构并基于Backlash算子的梯度自适应格型联合处理(GALJP)滤波器用于压电陶瓷致动器迟滞特性建模与逆补偿控制.该滤波器综合了梯度格型滤波器与自适应横向滤波器的优点,可以在阶数较低时达到良好的控制效果.首先在衰减正弦波信号下建立基于GALJP的迟滞正模型,研究表明在阶数为2时,模型的均方根误差最小...     

Anode attachment and received heat of argon torch plasma with high lateral airflow as function of current

The torch plasma arc has useful characteristics of high energy and high current. The mode of torch plasma arcs can be flexible, even if the arc is exposed to the lateral gas. In this paper, we measured the input power, heat power, and heat efficiency of the torch plasma arc to the anode in order to determine the current effect on the anode attachment of plasma torch arc with high lateral air velocity, varying from 0 to 80 m/s at a plasma Ar flow rate of 12 slm. As a result, the input power increases with lateral gas velocity such as from about 8000 W to 16,000 W and the heat efficiency decreases with the lateral gas velocity such as from about 50% to 25% at the current I=150 A and appearance plasma length L_a=1 cm. These results could be applied to providing the electrical power from the ground to high‐speed mobiles, v.v., and to reducing an anode surface erosion by the anode spot movement. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 165(2): 29–35, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20479     

单相开关线性复合功率变换技术

单相开关线性复合功率变换技术（SLH）的特点在于将开关滤波电路只作为线性电路的特殊供电电源,可获得高效、优波、抗负载干扰能力和强鲁棒性。该文阐述了SLH的工作机理和设计方法,进行了仿真、实验和结果分析,证明了SLH的互补综合优化性能。     

等离子体射流在磁场作用下的特性模拟

磁流体发电是一种高效、低污染的发电技术。相对于其他发电方式，磁流体发电具有输出功率大、结构紧凑的优点，在高功率电源应用领域有不可替代的性能优势。文中提出采用非平衡等离子体射流的方式产生等离子体，进行磁流体发电的设想。通过数值模拟研究了等离子体射流在横向磁场作用下的特性，并通过试验对模型计算结果进行了验证。模拟研究说明横向磁场对等离子体射流有阻滞作用，在没有外电流回路的情况下，射流气体的动能转化为热，随外加磁场强度的增加，阻滞作用越强，速度减慢越明显；等离子体射流在磁场作用下电流密度主要集中在射流出口附近，并随着外加磁场强度增大而增大。     

放电电场对SO2气相传质过程的影响

研究了SO2在放电电场中的气相传质过程。通过模拟试验，研究了外加电压、放电区长度、放电空间大小等与放电电场相关的参数对SO2电迁移和脱硫效率的影响。试验结果表明：放电电场对SO2传质过程具有促进作用，这种促进作用和系统脱硫效率随电压升高、放电区长度和单位能耗增加、放电空间减小而增加。放电电场之后的辅助匀强电场有助于改善SO2的电迁移效果。系统脱硫效率可达95%以上，由放电电场促进SO2传质而引起的脱硫效率增量接近50%。     

550kV交流滤波器断路器灭弧室电场计算

交流滤波器小组断路器爆炸事故会给电网的安全稳定运行造成了极大的威胁,有必要通过对断路器的仿真计算来分析影响灭弧室内绝缘的因素以判断断路器的故障产生的原因。考虑到设备结构对称性,利用Solidworks软件建立了550 k V双断口瓷柱式断路器的单断口三维计算模型,包括动静弧触头、瓷套、SF6和空气包等,并采用有限元计算软件ANSYS开展三维静电场的仿真计算。通过对正常开断、瓷套壁有金属微粒、弧触头间有金属微粒、弧触头上有金属微粒和瓷套加宽等5种工况的计算,发现最大电场强度出现在断路器熄弧后7.5 ms时刻,弧触头上存在金属微粒将使最大场强值显著增加。适当提高灭弧室SF6气压并采取金属微粒吸附措施将有利于减少断路器内绝缘故障。     

气体火花开关高温气体冷却的三维模拟

高温气体的冷却是影响气体火花开关重复运行的主要因素。为解决高温气体冷却研究采用一维或二维模型且不考虑气体导热系数、定压比热、粘性系数随温度变化的影响引起的计算不精确,三维数值模拟及理论分析了气体开关导通后开关通道内的高温气体冷却。结果表明,气体导热系数越大、定压比热越小、粘性系数越小、气体冷却速度越快;用得出的上述参数随温度变化的拟合公式对氮气、氢气气体开关中高温气体冷却三维模拟证明了氢气的冷却速度明显好于氮气。     

高风速复合式电收尘器模拟烟气净化实验研究

为了探讨自制高风速复合式电收尘器(HVCESP)的收尘效果,对其进行了模拟烟气粉尘净化实验研究并探讨了其收尘机理。以收尘效率η作为收尘指标,以粉尘初始质量浓度0ρ、工作电压U、有效收尘面积S及烟气风速v作为影响因素进行单因素分析,分别考查各因素对η的影响规律。实验结果表明,当烟气处理量qV=3780 m3/h,v=1.75 m/s,ρ0=5 g/m3,U=47 kV,有效收尘面积S=14.5m2,异极距H=0.17m,有效电场长度L=2.8 m时,η可达95%;当qV=1787 m3/h,v=0.81 m/s,而其它条件不变时,η可达99.54%。HVCESP除尘系统比传统电收尘器(ESP)体积缩小几倍,实现了除尘设备小型化,降低了其一次性投资。