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。     

移动颗粒层过滤高温除尘性能的研究

高温除尘是ＩＧＣＣ和ＰＦＢＣ－ＣＣ等先进燃煤联合循环发电系统的关键技术之一,目前尚未取得突破性进展。移动颗粒层过滤除尘被认为是具有发展前途的高温除尘技术之一。研究温度等因素对移动颗粒层过滤高温除尘性能的影响规律,首次提出温度与捕集比的理论关系式,并进行了实验验证,得到了移动颗粒层在高温状态下进行过滤除尘的实验结果,为移动颗粒层过滤高温除尘工艺的放大和工程化打下基础。     

移动颗粒层过滤高温除尘过程结构和参数优化实验研究

高温除尘是ＩＧＣＣ和ＰＦＢＣ－ＣＣ等先进燃煤联合循环技术尚未攻克的难题。在诸多除尘技术中,移动颗粒层过滤除尘技术已被认为是最具发展前途的高温除尘技术之一,介绍首次开发的无筛移动逆流式颗粒层过滤高温除尘实验系统,并进行了高温除尘过程结构和参数优化实验研究,得到了常温和高温下结构因素和运行因素与除尘性能之间的规律,证明了无筛移动颗粒层过滤过程进行高温连续除尘不仅是可行的,而且经过一定的优化后可达到较高     

移动颗粒层过滤除尘技术的高压试验研究

研究开发出一套移动颗粒层高温高压除尘中试系统。通过冷态模拟试验研究，积累和掌握了该系统的运行规律和设计依据，为进一步进行高温煤气试验研究和实现工程化奠定了基础。研究表明移动颗粒层过滤系统大型化后可适用于含尘气体的过滤精除尘。     

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。     

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。     

带有内置过滤元件流化床床内颗粒浓度分布的实验研究

燃煤联合循环发电系统,如IGCC、PFBC都需要结构简单、运行可靠、高效的粉尘净化装置。象陶瓷过滤器一样,新型流化床颗粒层过滤器是另一种以燃煤联合循环为应用背景的高效过滤器,它利用部分浸没在床料中的过滤元件表面形成的滤饼进行过滤。床内颗粒浓度的分布直接影响滤饼的形成。该文以揭示床内颗粒浓度分布与滤饼形成的关系为最终目的,利用光导纤维对带有内置过滤元件流化床床内颗粒浓度分布进行了实验研究。研究表明,床内的颗粒浓度沿轴向呈现“S”形分布,在上部区域颗粒浓度有一个增加的现象。径向的颗粒浓度分布具有很大的不均匀性,表现为在浓相区,元件附近区域和近壁区颗粒浓度高于它们之间的区域;在稀盯区,颗粒层附近区域颗粒浓度较高,径向其它区域颗粒浓度较低。     

温度对移动颗粒层过滤高温除尘性能影响的研究

研究温度对移动颗粒层过滤高温除尘性能的影响规律，首次提出温度与捕集比的理论关系式，并进行了实验验证，得到了移动颗粒层在高温状态下进行过滤除尘的实验结果，为移动 过滤高温除尘工艺的放大和工程化打下了基础。     

用离散颗粒数值模拟对陶瓷过滤器过滤特性的研究

高温除尘是IGCC和PFBC-CC商业化的关键技术之一。陶瓷过滤器是最具发展潜力的除尘技术之一。该文以探讨高效的过滤途径为目的，通过数值模拟的方法，分析了不同的气流速度和不同的通道形状对陶瓷过滤器除尘效率的影响。模拟中，颗粒场采用离散颗粒运动模型，气相场采用格子Boltzmann方法。研究发现：如果粉尘颗粒偏大(相对于陶瓷过滤器空隙尺寸)，可以通过增加陶瓷过滤器的厚度来提高过滤效率；如果粉尘颗粒很小，必须尽可能的降低气流速度才能达到高的除尘效率；在高气流速度下，增加陶瓷过滤器厚度对提高细小颗粒的过滤效率几乎不起作用。     

过滤除尘器细微通道的微观结构分析及数值模拟方法研究

对移动颗粒层过滤除尘器和陶瓷过滤除尘器的除尘机理及细微通道的微观结构进行了分析,基于过滤除尘器细微通道几何形状的复杂性,采用格子气和格子Boltzmann方法对通道内气固两相流动和细微通道内的气固两相流动进行了模拟。研究结果表明,格子气和格子Blotzmann方法能够很好地用于模拟复杂几何形状细微通道内流体流动特性。     

圆柱绕流现象的格子玻耳兹曼数值模拟

用新近发展的格子玻耳兹曼方法对圆柱绕流现象进行了数值模拟计算，将模拟结果与实验结果进行了比较分析，获得了很好的一致性，反映出相同的流动特征。通过实际算例的应用，对格子玻耳兹曼方法的优点、发展潜力和目前存在的主要问题进行了讨论。     

三维混合层的直接数值模拟和实验验证

为了验证直接数值模拟三维中低流动雷诺数湍流的正确性和可靠性,该文采用拟谱方法对三维平面混合层流场进行了直接数值模拟,并将数值模拟得到的结果与Lasheras等的平面混合层经典实验结果进行了对比.定量比较了流场不同断面的流向速度平均值、脉动强度、混合层的动量厚度及涡量厚度等流动量.结果表明,直接数值模拟的结果与实验结果吻合良好,证明了直接数值模拟中低三维混合层的正确性和有效性,为扩大直接数值模拟的应用打下了基础.     

静电场对移动颗粒层过滤高温除尘效率促进作用的探讨

通过研究尘粒在带电场颗粒中的振汇运动，提出采用尘粒荷电和对颗粒层施加外电场的方法来提高地细微尘粒除尘效率的方法，并从理论上证明了在一定条件下是可行的。这为细微法粒除尘效率提供了一种可选的方案。     

煤粉无油二级直接点火燃烧器试验研究及数值模拟

为掌握煤粉无油二级直接点火燃烧器内部流动、燃烧特征，进行了试验和数值模拟。详细地分析了燃烧器内部速度场、煤粉颗粒浓度场和温度场，结果表明：在燃烧器第一级，其流动特征及煤粉颗粒浓度合理分布有利于加热管道对煤粉颗粒的点燃，点燃过程中加热管道的截向上有3种不同的温度分布；燃烧器第二级内部流动特征有利于气相的混合，第二级的火焰温度比第一级更高。最后把模拟结果同实验数据进行了对比分析。该文的分析结果对于煤粉无油二级直接点火燃烧器的现场运行及其优化设计都有一定的指导作用。     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。