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。     

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。     

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。     

移动床除尘器捕集颗粒喷动再生的主要操作因素

通过对喷动再生操作前后的捕集颗粒进行采样,考察粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量等操作因素对再生效果的影响。结果表明,粉尘/捕集颗粒比、提升管气速、颗粒循环量为影响喷动再生效果的主要操作因素,随粉尘/捕集颗粒比增大、提升管气速增大、颗粒循环量减小,粒级效率增大;喷动再生器在提升管气速较高时,再生效率较高,但若提升管气速过高,捕集颗粒同样会随灰尘一起被带出;喷动再生过程不可避免地造成捕集颗粒的磨损,合适的提升管气速对整个喷动再生系统至关重要,一般为捕集颗粒带出速度的1.1?1.3倍。     

逆流式移动床过滤器过滤性能的实验研究

通过大型冷模实验考察了气固逆流式移动床过滤器床层表观气速、再生气速对装备操作的影响。在无尘负荷条件下，装备压降随床层表观气速增大呈抛物线式上升的关系；能够用修正的Ergun公式进行预测。通过加尘实验发现，除尘效率与气体停留时间变化趋势相同，且与再生气速呈正相关。床层压降则表现出与床层气速呈正相关、与再生气速呈负相关的变化趋势。实验结果表明，该装备对于粉尘的捕集效率较高，在入口浓度为8.175 g/m³、表观气速在0.122～0.305 m/s范围内，除尘效率始终大于98.0%，且对13μm以下的细微粉尘有较高的粒级效率，接近99.99%。     

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.     

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。     

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?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。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

超重力旋转床微米级粉尘脱除实验研究

以超重力旋转床作为除尘设备,用超细滑石粉模拟工业微米级粉尘,考察旋转床除尘的分离效率和设备压降.在气量500～700 m~3/h、液量0.6～1.0 m~3/h、转速560～1 400 r/min、平面丝网层数为3的条件下,除尘总效率均大于97%,设备总体压降不超过490 Pa.超重力旋转床相对于其他除尘设备,显示了高效除尘和低压降性能.     

超重力旋转床微米级粉尘脱除的试验研究

用超细滑石粉模拟工业微米级粉尘,通过试验研究了超重力平面丝网旋转床的除尘特性。考察了旋转床在实验室不同的气体流量、液体流量、转速和平面丝网层数条件下的除尘效果,试验结果表明,气体流量600m~3/h、液体流量大于0.6 m~3/h、转速1400 r/min、轴向放置3层平面丝网时,除尘总效率大于97%,设备压力降不超过490 Pa。该旋转床具有高效除尘和低阻性能,若在硫酸净化系统中使用,预期可获得节能与高效净化效果。     

烧结复合式烧结金属丝网颗粒移动床过滤器研究

A new gas clean-up process called “integrated sintered metal screen moving granular bed“ (ISMSMGB) for the integrated gasification combined cycle (IGCC) and pressured fluidized bed combustion (PFBC) was developed on the basis of a sintered metal candle filter and a cross-flow moving granular bed filter. This is a combination of the surface and deep bed filtering processes. A set of facilities was established and a series of cold model tests were carried out. The dust removal efficiency and the pressure drop of the filter were measured and analyzed. The results show that this process features the advantages of the moving bed for high capacity as well as high inlet dust load and the surface filter for high efficiency. Meanwhile, the granules moving downward cleans the cake on the screen surface, so that the system is operated at steady state.     

基于响应曲面法的旋风分离器结构优化

为了优化旋风分离器的分离效率和能量损耗,确定影响旋风分离器性能的主要结构参数,采用响应曲面模型和CFD数值模拟,以排尘口直径（D_d）、排气口直径（D_e）、入口速度（V）为设计变量,以压降和总分离效率为目标函数,进行三因素的优化设计分析。研究结果表明,排尘口直径对压降和分离效率影响不大,排气口直径与速度对压降和分离效率影响显著,且排气口直径与速度的交互作用明显。针对本次0.5～10 μm的颗粒群,推荐最优参数组合是D_e/D=0.35、D_d/D=0.37、V=12 m/s。与实验的结构相比,在相近的分离效率情况下,压降降低了一半,有效地减少了能耗。表明所建立的响应曲面模型能够较精确地表示设计变量与目标函数之间的关系,基于响应曲面模型的优化设计方法可以有效用于旋风分离器的结构优化。同时不同的粒径要求可以采用不同的结构进行除尘,在达到分离要求的前提下,采用最小压降的结构,本次研究为分离0.5～10 μm粒径的结构提供有利的依据。     

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器(WSA)的中心排气管直径D_e和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同D_e和S对WSA脱氨传质系数K_La和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率η_p,讨论了D_e和S的设计取值。研究表明,当D_e增大时,K_La和气相压降均随之降低,较小D_e的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而K_La和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着D_e的增大η_p增大,随着S的增大η_p出现先增大后降低的趋势,WSA设计中D_e与WSA直径D之比D_e/D宜为0.42～0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。     

入口粉尘浓度对新型旋流-颗粒床耦合分离器特性的影响

通过大型冷模实验,考察了入口粉尘浓度对某连续操作新型旋流-颗粒床耦合分离器压降和除尘效率的影响特性。结果表明,入口粉尘浓度越大,达到平衡时分离器的压降越大,压降增速越快,入口粉尘浓度为59.13 g/m3时,分离器平衡压降最大为1.2 kPa;入口粉尘浓度越低,分离器分离效率越高。分离器颗粒床层内捕集颗粒含尘量与再生效率有关,再生尘源浓度越小,分离器压降达到平衡越快。当再生尘源浓度由58.18%降至23.67%,装置压降由1.5 kPa降至1.2 kPa;随着再生尘源浓度降低,分离器除尘效率略微下降。入口粉尘浓度和再生尘源浓度对分离器压降影响的结果一致,对分离器效率影响的结果不同。     

提升管内气固流动行为的数值模拟

应用计算流体力学软件Fluent,对空气为连续相、固相为催化裂化反应催化剂的循环流化床提升管内的气固流动行为进行模拟。采用用户自定义函数引入颗粒与壁面的恢复系数和颗粒的镜面反射系数,对颗粒在边壁处的部分滑移运动进行描述。采用不同的计算动力学模型及参数,数值模拟了径向颗粒浓度、轴向床层压降的空间分布,以及用以描述颗粒脉动动能的颗粒温度与固含率的关系,并与文献报道的实验和数值模拟结果进行对比分析。结果表明,选取的颗粒动力学理论模型及参数、颗粒部分滑移边界条件及气固曳力模型,可计算得到合理的颗粒轴向及径向分布,验证了提升管中存在典型的径向环核流动结构和轴向压降分布。进一步分析表明固含率显著影响颗粒温度,当固含率为0.05~0.1,颗粒温度存在转折区。     

大颗粒尿素造粒尾气冷却洗涤器技术应用进展

化肥厂尿素车间造粒工段不可避免地会产生含尿素粉尘的气体,尤其是在大颗粒尿素的造粒过程中会产生温度及尿素粉尘浓度都较高的气体,生产中需要将这些粉尘捕集回收利用,以增加经济效益和避免环境污染。本文指出,根据尿素水溶性好的特点,国内外一般都采用湿法捕集技术,其核心装置就是尿素尾气冷却洗涤器。通过该系统对尿素造粒产生的尾气进行冷却洗涤处理后排放大气,同时回收尿素粉尘。文中简述了尿素尾气冷却洗涤装置发展经历的不同阶段,包括最初的散堆填料塔、塔盘和喷头组合、规整填料和MD塔盘复合结构、气液并流式冷却洗涤器和隔壁塔型气液混流式冷却洗涤器。指出气液并流式冷却洗涤器与传统的逆流吸收塔相比,操作不会产生液泛,气速范围大,处理能力高,排放更加环保化,同等条件下投资降低40%,系统压力降降低50%以上,风机功率降低,节省了操作费用,近些年来已被国内多数厂家采用。