并流旋转床气相压降数值模拟与实验研究

旋转床气相压降是设计旋转床的重要技术指标之一。通过分析并流旋转床结构与工作原理,建立气相压降的理论模型。采用Eulerian多相流模型和k-ε模型对并流旋转床气相压降进行数值模拟,探索液体分布器结构对气相压降的影响。实验表明所建立的压降模型较好地解释了实验现象,孔型分布器有利于减小气相压降。     

移动颗粒床除尘器的除尘性能

为进一步了解移动颗粒床除尘器的除尘性能,首先解决了除尘器中容易出现的流动静止区域的消除问题,并实验研究了除尘效率及压降与表观过滤风速和滤料质量流率之间的关系,结果表明当表观过滤风速为0.3 m·s~(-1),滤料质量流率为300 g·min~(-1)时,除尘效率高达99.8%,压降最大还不及180 Pa。另外,通过数值仿真得到了滤料床层内部气体的流场分布以及灰尘粒子在床层中的运行轨迹,发现除尘器结构部件对气体流场分布以及灰尘粒子轨迹有重要影响。对仿真过程中逃逸出滤料床层的灰尘粒子进行统计,并与实验数据相比较,验证了尘饼对增强细微灰尘捕集能力的重要性。     

新型湿法除尘除有害气体斜板塔的流场分析

研究对象为2种新型湿法除尘除有害气体的斜板塔:矩形斜板塔和伞罩形斜板塔.为了观察塔内流场分布规律,运用CFD(计算流体力学)软件,气相采用标准K-ε湍流模型描述,液相采用颗粒轨道模型描述,对2种新型塔内气液两相流动进行了数值模拟.预测了无喷淋和有喷淋两种情况下的气相湍流流场,不同空塔气速不同液气比的塔内压力损失.结果表明:采用中心出口的圆柱型塔可以有效地避免气体"死区"的产生;新型斜板塔能有效地增大气液接触面积,延长气体的塔内停留时间;加入喷淋液体以后,气相流场明显均匀化.该模拟也为塔体的进一步优化设计提供了依据.     

伞罩型除尘脱硫塔内除雾器性能研究

除雾器是湿法烟气脱硫(WFGD)系统内重要的设备之一,其性能对WFGD系统运行的可靠性有重要影响.利用Fluent6.2软件对新型伞罩型除尘脱硫塔内的三维两相流场进行数值模拟,气相采用RNG湍流模型,液相采用离散相模型,选择SIMPLE算法进行计算,分析塔内的折板除雾器和旋流板除雾器的速度场、压力场和液滴的分布情况.结果表明,烟气经过折板除雾器,产生了明显的压降,且在拐角区域湍流耗散强烈,是实现气液分离的关键区域;烟气经过旋流板除雾器,速度和压强分布具有良好的对称性,液滴被气流旋转抛向壁面实现气液分离.模拟结果对新型的WFGD除雾器的设计和运行具有一定的理论指导意义.     

脱硫吸收塔除雾器性能的实验研究和数值模拟

实验研究了不同操作条件、板片型式及板间距对除雾器除雾效率及压降的影响规律，并采用计算流体力学（CFD）方法对除雾器内流场进行了数值模拟与分析。研究结果表明，操作条件对压降和流场影响较小，而板片型式特别是迎风面的几何结构是影响流场与压降的关键因素；随着气速的增大，除雾效率增高，但当气速增到某一临界值（4～5 m/s）后，除雾效率随着气速的增大而迅速减小；除雾器压降的数值模拟结果与实验值吻合良好；除雾器内存在2个回流区，回流区是产生除雾器临界气速的重要原因之一。研究结果可为除雾器优化设计提供指导。     

气固两相流在转运站系统除尘中的应用

为改善转运站点的作业环境,以转运站部分结构为模拟对象,根据实体结构模型建立流场模型,采用realiza-ble k-epsilon气相湍流模型及拉格朗日颗粒轨道模型对结构内的两相流运动情况进行了数值模拟,得到了流体相的压力分布和速度分布以及固相的粉尘颗粒轨迹,讨论了导料槽中挡帘对流场的影响.结果表明,挡帘对导料槽中流场特征影响明显,在配置了挡帘的导料槽中,流场压力分布更有序,空气流动更集中,可产生一定的回流气体来降低来流气体的速度,且会在内部形成局部高速区域.     

SCR脱硝反应器烟道内部流场的数值模拟与优化

为优化无锡某电厂选择性催化还原脱硝反应器烟道内部流场,研究导流板和整流器对流场的影响,基于FLUENT软件和SIMPLE算法,采用RNG k-ε湍流模型和离散相模型数值模拟导流装置安装前、安装后和优化后3种情况下的烟道内部气流流动和固体颗粒流动.研究表明,导流板可以改善烟道内气流分布,同时保证气流进入催化剂层前的速度小于6 m/s,速度不均匀系数小于15％;整流器对改善气流流动、避免涡流存在具有重要作用,且对压降影响较小;合理的导流板结构和布置可以有效减小压降,导流板优化后压降降低至109.9 Pa.     

纤维膜过滤特性的数值模拟

一个高性能过滤膜除了与纤维自身结构参数有关联外,过滤时的操作条件对其也有重要影响。为研究纤维膜过滤效率、过滤压降与过滤速度、孔隙率以及过滤膜厚度之间的关系,以更好地对实际过滤进行优化,本研究从纤维膜的过滤机理进行出发,采用FLUENT多孔介质离散相模型对纤维过滤器的流场进行模拟。结果表明,膜前后压降会随着过滤速度和膜厚度的增大而增大;一定范围内纤维膜孔隙率适度增加,截留率变化不大,但是膜压差会逐渐减小;同时过滤速度对颗粒截留率有影响,速度增大时,粒子轨迹发生偏移,导致过滤膜一部分过早发生堵死,而一部分作用减弱,影响了过滤效果。     

基于分区气化模型的MSW燃烧过程模拟研究

针对一种新型两段式生活垃圾分区气化燃烧装置,提出了基于分区气化模型的垃圾热转化过程数值模拟方法。该方法耦合化学反应动力学和流体动力学软件预测移动床层垃圾的气化以及炉内气相空间的燃烧过程。通过对组分及热值差异较大的2种生活垃圾在炉内的反应过程进行模拟,得到了炉内的气相组分、温度及流场的分布。结果表明,该方法能够很好地适用于复杂组分的垃圾热转化过程模拟研究。高水分、低热值的生活垃圾气化后再燃炉膛出口温度处于973~1 073 K,不利于二恶英的生成控制。前拱二次风的增加不仅加强了炉内的湍流扰动,而且加强了炉内主反应区的温度。经过对流场和温度场进行优化,烟气的停留时间延长,炉膛出口烟气中的可燃气体组分大大降低,而且NO的浓度降低了近一个数量级。     

水平潜流人工湿地流场数值模拟与结构优化分析

为了解决传统水平潜流人工湿地在床体结构设计方面的随意性与经验化问题,以流场均匀分布为目标,利用数值模拟方法对人工湿地床体结构参数进行优化,包括人工湿地基质填充厚度、床体长宽比例、构建尺度、主体填料区的分层填充方式,解析基质结构的配置规律,实现各参数的定量化。模拟结果表明,填料的分层配置对流场分布的影响很大。在基质厚度为0.6 m,长宽比为5∶3,且填料按照渗透系数指数规律分层填充的情况下,流场分布较均匀。在此基础上,根据模拟结果所确定的结构参数构建潜流人工湿地小试装置,并与传统结构人工湿地进行对照,对模拟结果进行验证。实验结果表明,当水力停留时间(HRT)为36 h时,分层填充与单层填充方式的人工湿地对COD、TP和TN的平均去除率分别为64.89%、82.72%、69.69%和29.84%、39.15%、31.83%,结构优化后的人工湿地净化效果得以显著提升。     

超重力脱除模拟烟气中一氧化氮简

以NO和N₂的混合气作模拟烟气，以酸性尿素溶液为吸收剂，在超重力机中进行了脱除模拟烟气中NO实验研究。实验考察了混合气中NO初始含量、进气流量、吸收液流量、超重力机转速对NO脱除率的影响，确定了在超重力中尿素吸收NO的适宜条件。实验结果表明，在常温常压下，N₂体积流量为1.0 m³/h，控制NO初始浓度为3 300 mg/m³，吸收液流量为250 L/h，超重力机转速为650 r/min时，NO脱除率可达89.5%。     

Electrofluidized Beds in the Filtration Of a Submicron Aerosol

A plug-flow model is developed showing the way in which efficiency depends on unfluidized bed height, bed particle size, participate mobility, gas flow rate and applied electric field intensity. This model is successfully correlated with tests in which flow rate, bed particle size, and unfluidized bed height are varied. It is shown that efficiencies better than 90% can be achieved in collecting 0.4 µm DOP with a gas residence time less than 50 msec and a pressure drop of about 10 cm of water.     

Modeling Air Flow Dynamics in Radon Mitigation Systems: A Simplified Approach

Subslab air flow dynamics provide important diagnostic information for designing optimal radon mitigation systems based on the subslab depressurization technique. In this paper, it is suggested that subslab air flow induced by a central suction point be treated as radial air flow through a porous bed contained between two impermeable disks. Next, we show that subslab air flow is most likely to be turbulent under actual field situations in houses with subslab gravel beds, while remaining laminar when soil is present under the slab. The physical significance of this model is discussed and simplified closedform equations are derived to predict pressure and flows at various distances from a single central depressurization point. A laboratory apparatus was built in order to verify our model and experimentally determine the model coefficients of the pressure drop versus flow for commonly encountered subslab gravel materials. These pressure drop coefficients can be used in conjunction with our simplified model as a rational means of assessing subslab connectivity in actual houses, which is an important aspect of the pre-mitigation diagnostic phase. Preliminary field verification results in a house with gravel under the basement slab are presented and discussed.     

Combined simulation of combustion and gas flow in a grate-type incinerator

Computational fluid dynamic (CFD) analysis of the thermal flow in the combustion chamber of a solid waste incinerator provides crucial insight into the incinerator's performance. However, the interrelation of the gas flow with the burning waste has not been adequately treated in many CFD models. A strategy for a combined simulation of the waste combustion and the gas flow in the furnace is introduced here. When coupled with CFD, a model of the waste combustion in the bed provides the inlet conditions for the gas flow field and receives the radiative heat flux onto the bed from the furnace wall and gaseous species. An unsteady one-dimensional bed model was used for the test simulation, in which the moving bed was treated as a packed bed of homogeneous fuel particles. The simulation results show the physical processes of the waste combustion and its interaction with the gas flow for various operational parameters.     

Air Pollution Acronyms

Abstract

Computational fluid dynamic (CFD) analysis of the thermal flow in the combustion chamber of a solid waste incinerator provides crucial insight into the incinerator’s performance. However, the interrelation of the gas flow with the burning waste has not been adequately treated in many CFD models. A strategy for a combined simulation of the waste combustion and the gas flow in the furnace is introduced here. When coupled with CFD, a model of the waste combustion in the bed provides the inlet conditions for the gas flow field and receives the radiative heat flux onto the bed from the furnace wall and gaseous species. An unsteady one-dimensional bed model was used for the test simulation, in which the moving bed was treated as a packed bed of homogeneous fuel particles. The simulation results show the physical processes of the waste combustion and its interaction with the gas flow for various operational parameters.     

超重力-磷酸钠法脱除低浓度SO2

为开发脱硫率高、成本低、可回收SO2的脱硫技术，以旋转填料床为吸收设备，磷酸钠溶液为吸收剂，系统开展了液气比L／G、转速N、气体中SO2浓度CSO2,in吸收剂磷酸浓度CL和初始pH等工艺参数和溶液再生循环次数对脱硫率叼影响的实验研究。结果表明，叩随L／G、N、CL和初始pH的增加而增大，且它们的值越低时，叩增加越明显；受G和CSO2,in影响较小。在适宜操作条件下，脱硫率达99％以上，出口SO2浓度低于100mg／m^3。磷酸钠溶液可再生循环使用，脱硫率稳定在99％以上。表明超重力-磷酸钠法脱硫技术在小的液气比下即可达到高的脱硫率，吸收剂循环使用，可实现低成本并达标治理SO2废气，且适用范围宽，具有良好的工业应用前景。     

生物滤池处理城市污水工艺中恶臭和微生物气溶胶的填料选择

采用实验室规模的生物滤池对含硫化氢、氨和微生物气溶胶的气体进行处理，并对海绵、陶粒、堆肥和空心塑料小球4种物质作为反应器填料的性能进行比较。结果表明，不同填料生物滤池对硫化氢、氨和微生物气溶胶的去除效率明显不同，去除效率从高到低的顺序依次为海绵、陶粒、堆肥和空心塑料小球生物滤池。海绵和陶粒生物滤池出气异养细菌和真菌主要以小粒径粒子为主。在同样的进气和运行条件下，堆肥填料层的压力降最大，其次是陶粒和空心塑料小球填料层，海绵填料层的压力降最小。对4种填料的性能进行综合比较，海绵和陶粒较适宜作为处理硫化氢、氨和微生物气溶胶的生物滤池填料。     

生物滤池处理城市污水工艺中恶臭和微生物气溶胶的填料选择简

采用实验室规模的生物滤池对含硫化氢、氨和微生物气溶胶的气体进行处理，并对海绵、陶粒、堆肥和空心塑料小球4种物质作为反应器填料的性能进行比较。结果表明，不同填料生物滤池对硫化氢、氨和微生物气溶胶的去除效率明显不同，去除效率从高到低的顺序依次为海绵、陶粒、堆肥和空心塑料小球生物滤池。海绵和陶粒生物滤池出气异养细菌和真菌主要以小粒径粒子为主。在同样的进气和运行条件下，堆肥填料层的压力降最大，其次是陶粒和空心塑料小球填料层，海绵填料层的压力降最小。对4种填料的性能进行综合比较，海绵和陶粒较适宜作为处理硫化氢、氨和微生物气溶胶的生物滤池填料。     

超重力旋转填料床在燃煤尾气处理上的应用进展

本文指出了我国燃煤尾气脱硫进展缓慢的原因 ,介绍了一种新型的燃煤尾气脱硫设备———超重力旋转脱硫床的工作原理、传质特性及在低浓度的废气处理上的广阔应用前景     

Liquid Entrainment from a Mobile Bed Scrubber

Liquid entrainment rate and drop size distribution were measured in the exhaust gas stream from a mobile bed scrubber. The pilot plant scrubber was 46 cm (18 in.) square and was packed with 3.8 cm (1.5 In.) diameter hollow polyethylene spheres to a static depth of 25 cm (10 in.). Entrainment flow rate depends on both gas and liquid rates. At a liquid/gas ratio of 6.7 l/m³ (50 gal/Mcf) and a superficial gas velocity of 2.6 m/sec (8.5 ft/sec) the entrainment flow rate was 0.0064 l/m³ (0.05 gal/Mcf) and at 3.75 m/sec (12.3 ft/sec) it was 0.031 l/m³ (0.23 gal/Mcf). The mass median drop diameter was about 400 nm at a liquid/gas ratio of 6.7 l/m³. The drop size distribution appears to be bimodal. Dye impregnated paper and cascade impactor techniques were used to measure drop size.