基于半焦为过滤介质的颗粒床过滤器除尘性能分析

为解决粉煤热解工艺中干馏气含尘量较大及颗粒床过滤器滤料再生问题,在颗粒床过滤器除尘实验装置上比较了半焦和石英砂两种滤料的过滤性能,分别采用单因素和正交实验法,考察了表观气速、滤料厚度、滤料粒径和粉尘进料浓度对颗粒床除尘性能的影响。结果表明:多孔介质半焦对粉尘的过滤效率明显高于石英砂;随着过滤时间的延长,除尘效率均呈现先增大后减小的趋势;从过滤质量因子角度考虑,当表观气速为0.35 m/s,滤料厚度为150 mm,滤料粒径为0.83 mm～1.25 mm时,颗粒床过滤器具有较高的过滤性能;粉尘进料浓度增加,在过滤前期除尘效率随之增大,但在过滤后期高进料浓度下除尘效率下降的速率较快。各因素对颗粒床过滤器最大除尘效率影响程度由大到小依次为:表观气速、滤料厚度、滤料粒径、粉尘进料浓度。当表观气速为0.25 m/s,粉尘进料浓度为10 g/m~3,床层厚度为150 mm,滤料粒径为0.38 mm～0.83 mm,除尘效率最大,为99.20%。     

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。     

旋风-颗粒床过滤器两级除尘的分析与优化

为解决粉煤热解工艺中焦油气除尘问题,采用单因素和正交试验法研究了滤料粒径、滤料厚度和氮气流量对旋风-颗粒床过滤器两级除尘性能的影响。结果表明:在实验参数范围内旋风分离器平均除尘效率为98.43%。相比石英砂滤料,以半焦为过滤介质的颗粒床过滤器具有较高的过滤性能。滤料粒径由1.25—2.5 mm减小到0.38—0.83 mm时,颗粒床过滤器平均除尘效率由93.88%增大到97.18%,而最大床层压降也随之增加了59.99%。滤料厚度由100 mm增加到200 mm时,颗粒床过滤器平均除尘效率由90.99%增大到95.91%。随氮气流量的增大,颗粒床过滤器除尘效率降低,而两级除尘系统总效率略有降低。正交试验结果表明:滤料厚度是影响两级除尘效率的主要因素,其次是滤料粒径,氮气流量对系统总除尘效率影响最小。     

PTFE缝纫线缝制的滤料除尘效果研究

为了探讨两种PTFE缝纫线缝制的滤料除尘效果,对两种缝纫线缝制的三种滤料的过滤性能进行测试.结果表明:三种滤料的除尘效果均随颗粒的粒径增大而增加;对于相同粒径颗粒的过滤,采用PTFE复合缝纫线缝制的滤料的除尘效果明显优于其他两种滤料;而对于2.5μm以内粒径颗粒的过滤,采用PTFE复合缝纫线缝制的滤料的除尘效果增加速率...     

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。     

移动式颗粒床气固分离性能冷态试验

以热解为首要步骤的煤炭分质转化技术可在较温和的条件下实现煤炭高效利用,其中含尘热解气净化是该技术规模化应用需要解决的关键问题之一。颗粒床过滤技术具有过滤效率高、滤料成本低等优势。为考察移动式颗粒床对粉煤热解气除尘过滤的有效性,选用小麦为颗粒床冷态试验的滤料介质,硅胶粉为试验粉尘,在自行设计的冷态试验平台上考察各操作条件对颗粒层过滤除尘效率的影响规律。结果表明:过滤效率的影响因素顺序为:表观风速过滤层厚度滤料下料速度;过滤效率随表观风速的增大而减小,随过滤层厚度的增加而增大。过滤层厚度增至200 mm以上时,过滤效率变化较小;而滤料下料速度增大,过滤效率减小。粉尘粒径达10μm后,过滤效率基本可维持在98%。在优化的过滤条件下(过滤层厚度为300 mm,滤料下料速度为0.002 m/s,过滤时间为10 min),最佳过滤效率可达98.1%。试验结果不仅实现了对常温下移动颗粒层过滤性能的预测,也为粉煤热解含尘煤气颗粒床热态除尘装置的设计提供了依据。     

纤维滤料与石英砂过滤海水的对比试验

预处理在海水淡化过程中占有重要地位,在海水淡化的预处理工艺中,过滤过程一般不可省略,目前海水过滤工艺中应用最多的仍是传统的石英砂滤料,存在滤速低、易堵塞、过滤周期短等缺点。本文采用纤维球和彗星式纤维滤料进行直接过滤海水试验,通过与石英砂滤料对比,考察纤维滤料在海水过滤净化中的使用效果。试验结果表明：对于石英砂滤料,当滤速为15 m/h时,过滤出水浊度小于5.0 NTU;当滤速增大到20 m/h时,过滤水头损失快速增高,过滤周期仅为2 h。对于纤维滤料,当滤速为20 m/h时,过滤出水水质稳定,出水浊度小于2.0 NTU,过滤周期可达50 h以上。相对于石英砂滤料,纤维滤料在比表面积、过滤阻力、截污能力等方面都优于传统滤料,更适用于海水的高效净化处理。     

高温陶瓷过滤管性能退化建模及实时寿命预测

高温陶瓷过滤管由内部孔径较大的支撑体和外部孔径较小的过滤膜双层结构构成,在实际应用中,存在大量粒径较小的粉尘颗粒,会穿过过滤膜沉积到支撑体内部,脉冲反吹无法有效清除. 因支撑体内颗粒沉积及管壁外残余粉尘层不断压缩,使陶瓷过滤管渗透率不断下降,残余压降逐渐增加。本工作基于高温陶瓷过滤管壁内颗粒沉积特性及残余粉尘层压缩不可直接观测的特点,结合贝叶斯估计理论,利用过滤管运行期间采集的残余压降数据,提出一种基于状态空间模型的过滤管性能退化建模方法。该方法能融入最新采集到的残余压降数据,实时对模型参数进行更新,可对陶瓷过滤管的剩余寿命进行实时预测,同时对陶瓷过滤管剩余寿命的失效概率密度分布及陶瓷过滤管的退化状态变化率进行预测。对某高温试验装置及壳牌煤气化装置中的陶瓷过滤管残余压降分析表明,预测剩余寿命准确率随残余压降数据增加而逐渐增加,后期预测准确率高于95%,且陶瓷过滤管退化状态变化率逐渐变小,与陶瓷过滤管残余压降前期增加快后期增加慢的现象一致。     

气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率

研究了气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率与表观过滤气速、颗粒层移动速度、过滤气体粉尘含量的关系,并进一步探讨了粉尘在颗粒层内的沉积对除尘效果的影响.结果表明,颗粒层内粉尘沉积量较低时,沉积的粉尘有效地促进了颗粒层除尘效率的提高,但随粉尘沉积量增大,沉积粉尘的二次飞扬变得严重,其促进效应逐渐减小.在考虑了沉积粉尘对除尘效率影响和颗粒层内粉尘沉积不均匀性的基础上,基于捕集单元的收缩管模型,建立了计算移动颗粒层除尘效率和床层内粉尘沉积分布的数学模型.模型计算结果和实验数据比较表明,在操作气速0.1～0.3m•s^-1范围内,计算值与实验结果吻合较好.据此对除尘效率和床层内粉尘沉积的变化趋势进行了模拟分析.     

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。     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

旋流分离对天然气水合物除砂提纯的影响

针对固态流化开采方法开采海底天然气水合物含砂量大导致开采效率低的问题,提出原位分离工艺,设计了旋流分离装置,基于该装置利用CFD数值模拟方法研究了固相(砂和水合物颗粒)直径、入口浆体流量及浆体中砂浓度对装置分离性能的影响。结果表明,在研究范围内,砂和水合物分离效率大部分高于60%,最高达98.72%,压降大部分低于0.5 MPa,最低至0.03 MPa。砂粒分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低;水合物分离效率随固相粒径增大先增大后趋于平稳,随浆体入口流量增大先增大后减小,随砂浓度增大而降低。溢流口和底流口压降几乎不随固相粒径变化,随砂浓度和浆体入口流量增大而增大。固相粒径、入口流量、砂浓度对分离性能有较大影响,在砂粒径大于20 ?m、水合物粒径大于40 ?m、浆体入口流量约5 m3/h、入口砂浓度不超过25vol%的条件下分离性能良好。     

碳化硅陶瓷膜管高温除尘实验研究

采用自制碳化硅陶瓷膜管对某电厂烟气进行了高温过滤性能和再生效果的实验研究。主要考察了三种陶瓷膜管的处理气量对过滤效率、阻力损失的影响以及反吹再生效果。结果表明,随着含尘烟气量的增加,过滤效率逐渐降低,同时压降损失逐渐增大;复合膜的过滤性能优于单一膜或支撑体,反吹再生效果最佳。     

金属丝网过滤器过滤初期阶段压力特性的研究

对5μm刚性金属丝网滤筒过滤初期阶段的压力特性,选用高密度聚乙烯粉料进行了实验研究,主要考察过滤速度和入口浓度对滤袋筒压降的影响。实验结果表明在过滤初期阶段滤筒的过滤压降上升趋势很明显,这种压降的增大主要来自于残余压降。滞留在滤筒内的粉尘改变了丝网内部的流道结构,从而导致了滤筒残余压降的不断升高。过滤速度和入口浓度的增加均可使残余压降增大。最后通过压降组成的分析,提出了滤筒总压降的计算模型。     

Effects of Operating Conditions on Pressure Drop in a Pulse-Jet Bagfilter for Coke Dust

A pilot-scale pulse-jet bagfilter was designed, built, and tested for the effects of four operating conditions (filtration velocity, inlet dust concentration, pulse pressure, and pulse interval time) on the total system pressure drop, using coke dust from a steel mill factory. Four models were used to predict the total pressure drop according to the operating conditions. These model parameters were estimated from the 192 experimental data points. The filtration velocity has been determined to be the most relevant variable affecting the pressure drop. An efficient operating condition considering the four variables is proposed from analysis of the dimensionless group model.     

Flow of filter granules in moving granular beds with louvers and sublouvers

It is important to develop the technology of high-temperature gas cleanup for some advanced power generation systems based on the gasification or combustion of coal or biomass. The moving granular bed filter has great potential to be developed for the hot gas cleanup. However the existence of stagnant zones in granular moving bed systems with louvered walls cause major technical problems, especially in filtration and adsorption processes. With the existence of stagnant zones, the dust particulates and fly ash coming with flue gas may plug the system and the filtration efficiency decreases remarkably.We propose a new design by placing sublouvers into the convergent channel between louvers to diminish the stagnant zones. This paper presents the results of a study of the flow patterns in a quasi two-dimensional cross-flow moving granular bed with systems of louvers and sublouvers. Silica sands were used as filter granules which were discharged from an upper hopper and circulated to the bed. An image processing system was used to record the granular flow for the investigations in flow patterns of filter granules. The velocity field and velocity distributions of filter granules are also evaluated and discussed. In this study, the design of sublouver-system moving bed has been optimized to almost completely eliminate the stagnant zones.     

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。