均匀设计法在滤料过滤性能研究中的应用

以滑石粉作为试验粉尘,以1#、3#中空纤维滤料作为过滤介质,对高效纤维过滤器的性能进行了研究。采用均匀设计法考察了气体含尘浓度、过滤风速、滤料压缩率和过滤时间四个因素对过滤器阻力降和过滤效率的影响。利用DPS数据回归处理方法建立数学模型,确定出试验范围内的优化工艺条件:对于1#滤料,在气体含尘浓度0.68 g/m3,过滤风速0.5 m/s,滤料压缩率16.7%,过滤时间10.3 min时,阻力降为172 Pa,过滤效率为99.993%;对于3#滤料,在气体含尘浓度0.5 g/m3,过滤风速0.5 m/s,滤料压缩率15.4%,过滤时间3 min时,阻力降为493 Pa,过滤效率为99.992%。     

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。     

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%。     

湿度对袋式除尘性能的强化研究

针对袋式除尘过程中运行阻力较高的问题,提出了一种通过调控湿度、改变颗粒间作用力来强化袋式除尘性能的方法,系统考察了湿度对颗粒间作用力的影响;为扩大研究的普适性,采用在高湿环境下更不易形成液桥的疏水性滑石粉作为模拟粉尘,并采用聚四氟乙烯(PTFE)覆膜滤料作为过滤介质,研究了湿度对滤饼空隙率、滤饼过滤阻力、荷尘量、除尘效率等除尘性能的影响。结果表明,颗粒间黏附力随湿度增加而增大。一定湿度范围内,含尘气体湿度越高,过滤阻力越小,除尘性能越好。通过提高湿度,在最优条件下,单位荷尘量下滤饼过滤阻力可降为原来的6%。     

新型高精度过滤材料的设计与开发

高温烟气过滤材料通过纺织材料的微孔结构对烟气中的粉尘进行拦截,从而达到过滤清洁的目的。传统针刺过滤材料受工艺设备的影响,滤料结构中孔径较大,对直径极其微小的粉尘颗粒过滤性差,从而影响滤料的过滤精度。采用全水刺加工工艺,结合超细纤维层结构,制备了全水刺超细纤维复合滤料。与传统针刺滤料、覆膜滤料以及超细纤维针刺滤料相比,全水刺超细纤维复合滤料具有更微小的孔径,且滤料结构中没有较大的穿透性针孔结构,产品可以有效拦截更微小的粉尘颗粒,过滤性能更好,同时测试压差与针刺滤料水平相当,性能更优良,适用于多种高精度过滤工况环境。     

机油滤纸过滤阻力的实验与模拟研究

模拟分析滤纸过滤阻力与各影响因素的关系。根据模拟需要,对不同种常见机油滤纸进行了孔隙率、厚度、过滤阻力、含尘浓度和过滤速度等测试;并依据实验数据,分析得到了滤纸模拟模型,模拟边界条件。通过模拟得到了各影响因素变化时,滤纸过滤阻力随之变化的趋势,给出了滤纸过滤性能的模拟与实验对比结果,验证了模拟方法的可靠性,最后回归分析得到滤纸压降与含尘浓度、过滤速度及孔隙率的关系,为滤纸的优化选择及设计提供参考依据。     

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...     

表面改性玄武岩纤维滤料过滤性能研究

针对玄武岩纤维滤料表面改性后在常温及高温条件下过滤性能及表面形态开展研究。结果表明,在常温及高温条件下,滤料均呈现开始阶段过滤透气性好,阻力增加较慢,随着过滤过程的进行,滤料表面粉尘堆积,阻力增加变快的特点。相比于常温过程,过滤初始阶段由于滤料表面及浸渍纤维处理剂挥发消失,粉尘颗粒直接接触滤料表层直至纤维内部,以致滤料阻力增加速度更快,随着过滤过程的进行,阻力增加速度变慢,但过滤效率依然优秀。     

移动颗粒床除尘冷态装置设计

移动式颗粒床除尘冷态试验装置包括含尘气体发生系统、颗粒床除尘系统、精过滤系统、滤料循环再生系统、仪表控制系统等组成,设计需要考虑滤料及尘样的选择,考察运行效果的主要指标为过滤效率及压降,冷态试验可以为以后的热态装置开发提供理论依据和数据,具有较大意义。     

水泥窑协同处置用新型覆膜滤料性能研究

为满足水泥窑协同处置固废技术的需求,开发了新型耐酸玻璃纤维/P84复合毡覆膜滤料(以下简称F-NS覆膜滤料)。对比研究了该滤料与普通玻璃纤维/P84复合毡覆膜滤料(以下简称常规滤料)的性能,结果表明该滤料断裂强力及耐酸性能明显优于常规滤料。对协同处置水泥窑尾粉尘进行了粒径分析,并测试了耐酸滤料的孔径分布,最后利用粉尘过滤效率测试系统对F-NS覆膜滤料进行了过滤性能测试,测试结果均表明该滤料拥有良好的过滤性能。     

异形纤维阵列过滤特性的数值模拟

为研究异形纤维排布方式对其过滤性能的影响,以矩形及交错排布为基础,在保持纤维体积分数不变的条件下,通过改变纤维的列间距调整阵列结构,运用CFD-DEM耦合方法对含尘空气通过具有不同异形纤维阵列结构的简化过滤器模型过程进行数值模拟。结果表明：当纤维的体积分数保持不变,交错纤维阵列较矩形阵列过滤效率高出35%,且对于颗粒的吸附力更强;而在交错阵列的基础上,调整列间距得到的前密阵列和后密阵列均可保持80%左右的过滤效率,且不影响颗粒吸附力的大小,但前密阵列产生的压降更低,即具有更高的品质因数;在整个过滤过程中,纤维-颗粒间的黏附作用远远高于颗粒与颗粒间的相互作用,说明颗粒过滤主要来源于纤维-颗粒作用的贡献。     

高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像,建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型,采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟,引入液桥力模型,忽略范德华力的作用,统计计算域内颗粒的受力情况,分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性,将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明,黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内,CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积;过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素,提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性,颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构,黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积,接触力影响颗粒沉积,当增加表面能与液桥体积时,接触力及液桥力均相应增加,根据受力平衡原理,环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。     

窑头和窑尾袋式除尘器滤料的应用分析

普通的非覆膜滤袋,纤维孔隙大,只能依靠粉饼过滤,细颗粒物PM2.5穿透现象严重,难以达到理想的排放值;而薄膜滤料孔隙致密,过滤精度高,薄膜代替粉饼,排放低,压差更低。戈尔覆膜滤料的薄膜兼顾高透气性及耐磨损双重性能,广泛用于窑尾窑头的废气处理。河北鹿泉金隅鼎鑫公司的技术改造效果是:用了7年的玻纤覆膜滤料不但排放依然在10 mg/Nm~3以内,而且压差始终没有超过800 Pa。     

基于纤维取向的纳米纤维滤料设计及其性能

通过基于霍夫变换的图像分析法获取静电纺纳米纤维取向分布信息,分析纤维取向对纳米纤维滤料性能的影响,并据此设计制备了中间为杂乱纤维层、两侧为相互垂直的取向纤维层构成的复合纳米纤维膜滤料。采用扫描电镜对纳米纤维膜形貌进行观察并获取SEM图像,进行了透气性、拉伸性能、孔径尺寸和过滤性能测试。结果表明,纳米纤维膜纤维分布方向拉伸断裂强度高,纤维取向各向异性比例理论值和实验值相吻合,纤维取向是影响纳米纤维膜力学各向异性的主要参数;取向纳米纤维膜滤料孔径较大且有许多微粒可逃逸的通道,其过滤效率和过滤阻力均较低,与文献中报道的数值模拟结果相一致;所设计制备的复合纳米纤维膜滤料结合了取向纳米纤维膜滤料力学性能优良和杂乱纳米纤维膜滤料过滤效率高的优点,其纵向和横向断裂强度分别为8.85MPa和8.71MPa,气流流速为25L/min时过滤效率高达99.691%。     

含胶量对玻纤布覆膜滤料的性能影响研究

玻纤布覆膜滤料一般需预先进行纤维表面化学浸渍处理,处理的目的在于弥补玻纤滤料自身的缺陷,同时进一步提升滤料的综合性能。从处理后纤维表面的含胶量对滤料的断裂强力、覆膜前后的透气率、耐折性能、纤维表面处理剂包覆效果进行研究。结果显示当含胶量由2%提升至8%时,滤料的断裂强力与耐折性能都显著提升且滤料具有较好的透气性与处理剂包覆效果。当含胶量提升至8%以上,上述几种性能都略有下降且纤维表面处理剂已造成局部堆积的现象。     

缝纫工艺对超低排放覆膜滤袋过滤效率的影响研究

针对粉尘高排放行业常用的PTFE覆膜滤料,结合"超低排放"的除尘技术要求,研究了不同缝纫工艺对滤袋缝合处过滤效率的影响。通过VDI滤料模拟测试装置、SEM等先进仪器对覆膜滤料的性能进行测试分析,比较了常规PTFE覆膜滤料和滤袋缝合处的过滤效率。结果显示,使用粗旦PTFE缝纫线能有效地降低针孔透灰,从而保证超低排放的过滤要求。     

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。     

油水分离聚结材料的制备与性能研究

研制了纳米颗粒沉积玻璃纤维作为新型聚结材料,考察了分散液浓度、沉积时间和纳米颗粒尺寸等因素对纳米颗粒在纤维表面沉积情况的影响,检测了表面纳米颗粒沉积玻璃纤维的脱水性能。结果显示分散液浓度和浸泡时间对纳米颗粒的沉积情况没有明显影响,但分散液浓度越高,未沉积在纤维表面的SiO_2颗粒越多;颗粒尺寸越小,在纤维表面沉积效果更好;其中经20 nm粒径SiO_2分散液处理的纤维聚结过滤效果最佳。     

水泥厂用聚四氟乙烯覆膜滤袋性能优化

1前言 近年,环保部门对水泥工业的排放严格管控,出现了一种新型滤料—覆膜滤料。该覆膜滤料的关键膜材是e PTFE微孔滤膜,此薄膜的微孔结构改变了普通滤料的过滤机理,由普通滤料的深层过滤转变成为表面过滤[1]。性能良好的滤料必须有合适的空隙和结构[2],e PTFE薄膜是立体网状、交叉微孔结构,这种微孔滤料可以补集大多数粉尘颗粒,使粉尘无法通过该膜的表面到膜或者基材中去[3]。     

不同滤料固定颗粒床过滤性能对比

在固定床冷态实验装置上研究了平均粒径和稳态过滤压降相近、颗粒形状和表面状况不同的两种滤料(陶瓷球和石英砂)的过滤性能. 结果表明,两种滤料过滤性能变化规律基本一致. 粉尘沉积量(?m)增加,过滤效率先增大后减小,过滤压降偏离稳态过滤压降程度(G)增大. ?m相同时,过滤效率和G均随过滤气速增大而减小,但过滤后期高气速下G与低气速下接近. 增大入口粉尘浓度,总体过滤效率无明显改变,粒径大于0.7 ?m的粉尘过滤效率提高,G更显著. 两种滤料难过滤粉尘粒径均为0.35~0.6 μm. 因颗粒形状和表面状况不同,两种滤料过滤性能存在差异,其它条件相同时,石英砂总体和分级过滤效率均高于陶瓷球,G也较大;增大入口粉尘浓度,石英砂过滤效率随粉尘沉积量变化程度相对较小.