湍流场中的微米粒子在旋风分离器中的数值模拟研究

针对湍流场中燃烧颗粒飞灰的处理难题,优化了一种旋风分离器结构,采用拉格朗日DPM方法表征颗粒物运动捕集轨迹,同时在数值模拟过程中考虑了微米颗粒的重力、萨夫曼升力的影响。数值模拟方法采用K-ε两方程RNG模型对粒径为0.9~1.1μm颗粒微尘在旋风分离器中的流场和运动轨迹进行了研究。模拟结果显示,本文中提出的新型结构的旋风分离器,较传统旋风分离器的分离效率提高了94%,具有强化次微米颗粒气体旋流流动的效果,适用于高效捕集超细微米颗粒物。     

电收尘器发展的新趋向

一、电收尘器的基本原理静电收尘以下列三个基本步骤为基础: 1.粉尘颗粒荷电; 2.在电场内捕集荷电的尘粒; 3.从收尘极板上清除沉积的粉尘。电收尘器效率的古老公式为多伊奇(Deut-sch)方程式,该式为     

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。     

余热回收喷淋塔的烟气颗粒物脱除特性研究

喷淋塔喷淋低温水可回收烟气余热和净化烟气。以喷淋塔为研究对象，建立喷淋塔内气-液热质交换、颗粒物异质凝结增长与脱除模型，探究余热回收喷淋塔内烟气颗粒物脱除机理，研究不同工况下颗粒物脱除特性。结果表明：当烟气入口温度50℃、入口相对湿度100%、水气比2 L/m³、喷淋水温20℃、喷淋水滴粒径550μm时，在喷淋塔下半部区域，水滴主要靠热泳与扩散泳捕集亚微米级颗粒物；随着水蒸气在亚微米级颗粒物表面凝结，在喷淋塔上部区域，惯性碰撞为水滴捕集亚微米级颗粒物的主要机制。提高水气比、降低喷淋水温、减小液滴粒径、增大气液两相温差及水汽饱和度均可提高喷淋塔内颗粒物脱除效率，其中水气比为2.5 L/m³，喷淋水温为10～15℃，可实现较好的颗粒物脱除效果。     

电收尘器设计的探讨

电收尘器当前已广泛地应用于各种工业的收尘。并在设计、结构以及选材等方面都有不断改进。它的收尘效率高,特别对超微米颗粒有极高的捕集效率;所耗动力省,当捕集效率为99％时,电收尘器所耗动力是洗涤器所耗动力的十分之一左右;操作简便,维护工作量小:因此普遍地为工业系统所采用。即使具有爆炸性的气体,如鼓风炉气、合成气都可用电沉降方法来有效地净化。由于环境保护的要求,对三废排放的控制日益严格。在对硫酸工厂水洗流程的改造中,电收尘器的使用将日益广泛,为此对影响电收尘器效率的若干问题进行讨论。     

荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物的数值模拟

针对荷电液滴群捕集颗粒物过程中系统参数对捕集效率的影响,基于计算流体力学-离散元法(CFD-DEM),数值模拟了荷电液滴群捕集非均匀粒径颗粒物。结果表明：在库仑斥力影响下,液滴群运动过程中不断向外扩展,颗粒物聚集形态不断变化。静电沉积占主导地位时,捕集效率对液滴间距不敏感,液滴间距可以认为是喷雾密度,即除尘效率受喷雾密度影响较小;增大液滴荷电量提升的捕集效率主要来自对粒径小于5μm颗粒物的捕集;液滴粒径对捕集效率的影响较小;液滴速度对单位时间捕集效率影响较小,但降低液滴速度可以延长其扫掠时间,从而提升捕集效率。     

旋风收尘器结构形式对收尘效果的影响研究

在传统直筒式旋风收尘器的结构基础上,提出一种具有新型结构的蜗旋式旋风收尘器,分别对这两种不同结构形式的旋风收尘器流场进行数值模拟,对比研究结构形式对速度场、压力场、颗粒运动轨迹、收尘效率等的影响。结论是:蜗旋式旋风收尘器的流场特性和收尘效果均优于直筒式,该结论为旋风收尘器的结构优化设计奠定了基础。     

潮湿环境下微尺度颗粒撞击平板的动力学研究

传统除尘装置对煤燃烧排放的颗粒物存在穿透窗口,湿式静电除尘器通过喷水增湿能够显著提高其脱除效率。对于不同煤种和湿度,脱除效率存在差异。因此搭建潮湿环境下不同飞灰颗粒撞击平板实验台并建立颗粒碰撞动力学模型,探究恢复系数的变化规律。结果表明,65%湿度下无烟煤的恢复系数最小,易于捕集;随着相对湿度增加,毛细力占主导,阻尼系数、临界捕集速度和接触时间增加。     

湿度场内脱除亚微米颗粒数值模拟与实验验证

针对含尘气体横掠直立波形通道降膜除尘过程,建立了空气-水蒸气两组分水平二维流场中湿度梯度推动下亚微米颗粒扩散泳机理模型和数值模拟方法,与实验相对照研究了40℃下气流雷诺数Re(895～1 714)、初始相对湿度?(0.32～0.97)及颗粒粒径dp(0.1～1μm)内亚微米颗粒捕集率,结果表明:气流湿度影响显著,?由0.32增大到0.97时,各粒级颗粒捕集率均有相同程度的提高(～16.5%),低Re时增幅更大,可达21.7%。模拟计算值与实验测试结果偏差在±15%以内,吻合较好。     

玻纤布袋收尘器在磨机上的应用

本文介绍 1.83×6.12米水泥磨(开流)应用玻纤布袋收尘器的效果。玻纤布袋是廉价的耐热、耐磨、耐腐蚀的过滤材料。由它制成的收尘器,其收尘效率可达99%以上,并能捕集5微米以下的微尘。我们采用的收集系统是:CLK(现称XLK)扩散式旋风收尘器为第一级,     

化学团聚作用对烧结微细粉尘除尘效率的影响

工业烟气中粒径10μm以下的微细颗粒物通过静电除尘器捕集效率较低,以烧结烟气中微细粉尘为研究对象,采用化学团聚协同作用提高静电除尘效率。选取聚丙烯酰胺(PAM)、葡甘露聚糖(KGM)和聚合氯化铝(PAC) 3种絮凝剂考察其团聚效果。结果表明,化学团聚作用显著增大了微细颗粒平均直径,其中PM10粒级的颗粒体积分数最高减少了75. 608%; 3种絮凝剂中KGM团聚效果最好,团聚前、后粉尘峰值粒径分别为11. 565、37. 825μm;在选取的浓度范围内,絮凝剂质量浓度越高团聚效果越好;烟气温度变化对PM2. 5级别颗粒团聚效果的影响不是很显著。通过正交试验分析得出,当入口烟温为100℃、絮凝剂KGM质量浓度为0. 1 g/L时,粉尘颗粒物峰值粒径达到40μm左右,除尘效果可达到97%以上。     

湿式相变冷凝除尘技术对微细颗粒物的脱除研究

为实现微细颗粒物的有效脱除,采用Mastersizer 2000激光粒度仪和低压撞击器对颗粒物进行粒径分析,研究湿式相变冷凝除尘系统对颗粒物的凝聚、脱除性能;通过数值模拟定性考察颗粒物的凝聚作用,预测湿式相变冷凝除尘技术的除尘效果。结果表明,湿式相变冷凝除尘装置入口颗粒物为峰值2.5μm的单峰分布,中间颗粒物为峰值2和30μm的双峰分布,且大颗粒所占比例高于小颗粒,说明存在显著的颗粒物凝并过程。湿式相变冷凝除尘系统对PM10以下的微细颗粒物有较好的脱除效果,各粒级颗粒物的脱除效率均大于70%,0.1~1μm颗粒物脱除效率在85%以上,明显优于传统除尘设备,表明凝并机制使系统对颗粒物有良好的适应性。流场模拟结果显示管排的存在对流场有明显扰动,可促进微细颗粒物的凝并。     

SCC型湿式除尘器除尘区域流场分析及结构优化

对SCC型湿式除尘器除尘区域流场流动进行分析，基于FLUENT软件采用气-固两相流和气-液-固三相流进行数值模拟研究，对不同时刻金属颗粒和液滴颗粒分布图、金属颗粒物轨迹、速度矢量进行对比，发现加入液滴颗粒后，除尘效率明显上升。通过正交试验研究了导流板长度、导流板倾角、导流板间距对被壁面及导流板捕集金属颗粒所占总数比例的影响，结果显示：各因素对被壁面及导流板捕集金属颗粒所占总数比例的影响主次顺序为导流板长度、导流板倾角、导流板间距，其最佳参数组合是A2B2C2，即导流板长度L=650 mm、导流板倾角θ=22.5°、导流板间距H=450 mm。显著性分析结果表明：导流板长度L对综合除尘效率有一定影响，导流板倾角θ和导流板间距H对综合除尘效率无明显影响。     

旋风收尘器的收尘效率和生料粒度分布关系

旋风收尘器所分离的固相颗粒大小对分离效率的影响非常显著,通常情况下只对10μm以上的颗粒保持很高的分离效率,对直径小于6μm的细颗粒的分级效率相对较低。本文分析了不同公司的生料粒度分布情况,通过计算生料的粒级效率、中位粒径,并对C1旋风筒技改后的生产线收尘效率进行对比,分析旋风筒收尘器与生料粒度的关系。     

多效旋风分离器性能的实验研究

多效旋风分离器通过采用2级螺旋管预分离含尘气体、螺旋形顶盖板导流、筒体中心稳流锥稳流和吸气回流系统防止粉尘返混等措施,解决了在旋风流场中分离微米及亚微米级颗粒的难题。文中通过实验研究了直径为0.25 m的多效旋风分离器的压降、分离效率和进口风速的关系,实验物料粒径范围为0.1—23μm,平均粒径为7.59μm。结果表明:在10—14 m/s入口风速时,对0.1—3μm颗粒的分离效率大于90%,对大于5μm颗粒的分离效率接近100%,压降在500—1 000 Pa。风速大于16 m/s时,对0.1—2μm颗粒的分离效率大于75%。     

颗粒床-旋流耦合分离器不同操作模式下的性能分析

通过实验分别考察了满床/空床操作模式对内置颗粒床-旋流耦合分离器分离性能的影响,获得了两种操作模式下的设备压降和捕集效率。通过改变入口粉尘浓度、入口气速和粉尘颗粒种类,发现满床操作条件下的分离效率比空床操作条件下的分离效率高,且前者压降较低。通过对出口粉尘粒径的分析,含有捕集颗粒的内置颗粒床可有效提高5 μm以下的粉尘颗粒的捕集效率,弥补了离心分离的短板。引入性能指数对不同操作模式进行定量分析,验证了满床操作条件下的耦合分离设备具有更好的综合分离性能。     

旋流器的微米级颗粒分级性能分析

微型旋流器中的超重力场和剪切湍流场可以强化微米级颗粒的分级。为了分析旋流器的微米级颗粒分级性能,本文通过试验与数值模拟相结合的方法研究了入口速度和底流分率对旋流分级的影响。数值模拟方面使用雷诺应力模型模拟了微型旋流器内的流场,试验方面使用直径为20mm的微型旋流器来分级粒度分布为2~50μm的颗粒物料。结果表明,随着入口速度的增大,分割粒度x50减小,可达4.8μm,分级精度H提高,可达0.45;随着底流分率R_f的增大,不会显著改变切向和径向速度,颗粒在旋流器内的沉降速度变化不大,但轴向速度会减小,使得颗粒在旋流器内的停留时间增加,分级效率提高;当底流分率R_f0.6时,随着R_f的增大,分割粒度x_(50)减小,可达4.7μm,分级精度H提高,可达0.6;当底流分率R_f0.6时,分割粒度x50增大,分级精度H降低。     

不同排列结构的纤维层对捕集PM2.5性能影响的数值模拟

基于离散颗粒模型(Discrete Phase Model,DPM)研究了三种纤维排列结构捕集颗粒物规律.模拟了不同排列结构的纤维层在拦截和惯性碰撞两种捕集机制下捕集颗粒物的性能,考察了颗粒物粒径、入口风速和纤维层填充率对平行排列、单层垂直排列和双层垂直排列纤维层捕集颗粒物性能的影响.结果表明,当颗粒物粒径为0.5～2...     

颗粒负荷对小型旋风器性能影响的模拟分析

为探究颗粒负荷对小型旋风器内气固两相流动的影响,基于雷诺应力模型（RSM）和欧拉-欧拉方法的混合流模型（Mixture）进行气体-颗粒、颗粒-颗粒的相间耦合计算。采用粒径为0.5～5μm的颗粒组在40L/min、60L/min和80L/min的入口流量下模拟0~3kg/m³的5种不同颗粒浓度工况,通过对比旋风器内纯气相流场和颗粒负荷流场的不同,研究了颗粒的存在对流场的影响;探究了入口流量和浓度变化对旋风器内分离效率和压降特性的影响。基于模型有效性验证的数值模拟结果表明：较高颗粒浓度负荷使旋风器内的气相流场发生显著变化。随着入口流量的增大,旋风器的分离效率先增大后减小,压降呈非线性增大。随着颗粒浓度的增大,旋风器的分离效率逐渐增大,压降先减小后增大。     

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。