锥度对旋风除尘器主要性能的影响

为了提高旋风除尘器的分离效率,研究了锥度对旋风除尘器主要性能的影响,建立了气体流场和颗粒动力场的理论模型,并应用SIMPLEC算法对不同锥度下旋风除尘器内部的总压、切速度、颗粒运动轨迹以及分离效率进行了数值模拟。数值结果表明:旋风除尘器内部的总压和切速度均基本呈轴对称分布,沿半径方向,总压呈非线性增大趋势,而切速度呈"驼峰"分布;通过减小锥度降低了总压和切速度,缩短了颗粒的停留时间,从而提高了分离效率,为旋风除尘器的结构优化设计、提高分离性能提供参考。     

旋风除尘器流场及浓度场实验与模拟

在研究旋风除尘器内气固两相的运动状况及分离机理方面,计算机模拟替代部分实验的方法能够优化设计旋风除尘器结构参数,提高其对微细颗粒的捕集效率,减少运行压力损失。本研究采用RSM模型和随机轨道模型对旋风除尘器内流场及浓度场进行模拟及实验。研究表明,旋风除尘器压力损失模拟结果与实验结果吻合较好,对于大于5μm的颗粒其捕集效率模拟结果与实验结果基本吻合;旋风除尘器外壁的颗粒浓度呈螺旋带状分布;如将排气管管径减少至原直径0.8倍,可使其对2μm颗粒捕集效率提高6.6%,但压力损失提高36.5%;颗粒的凝并作用有利于提高旋风除尘器微细颗粒的捕集效率。     

脱硫灰-石灰石湿法脱硫石膏中杂质悬浮分离实验

根据脱硫灰及石膏的特性，在无挡板平底圆筒搅拌槽内，对脱硫石膏中的杂质进行完全离底悬浮分离实验，研究结果表明，完全离底悬浮搅拌时，悬浮高度比越低，越有利于杂质分离。对于直径D≥24cm的搅拌槽，当桨叶离底高度cb=4cm，桨径槽比d／D=0．65，杂质分离效率叼最高，约82％；当直径D=20cm时，杂质分离效率η随d／D的增大而增大，桨叶离底间距减小，杂质分离效率受d／D影响程度减小；当桨叶离底高度cb=4cm时，随着搅拌槽直径D的增大，杂质分离效率总体呈现增大趋势，降低桨叶离底高度cb杂质分离效率变化较大；进行完全离底悬浮分离后，石膏纯度提高。     

静电除尘器内细微尘涡流现象的数值模拟

基于计算流体力学,以ANSYS软件中的FLUENT模块为平台模拟了粉尘粒径、烟气流速、电晕极电压和烟气含尘浓度对静电除尘器内细微尘涡流现象的影响。研究表明:随着粉尘粒径和烟气流速的增大,颗粒在静电除尘器内的合速度增大,粒子突破空气阻力维持原方向运动的能力增强,涡流的强度降低;随着电晕极电压和在一定范围内烟气含尘浓度的增加,高速流体区域与低速流体区域的速度差增大,涡流的强度会随之增加;继续增大烟气含尘浓度,导致静电除尘器内出现电晕封闭现象,"电风"逐步减弱,电场力大幅减小,粒子跟随烟气流出静电除尘器,涡流被大幅削弱或消失。根据以上规律,以相对均方根值为指标设计L~9(3~4)正交模拟,得出各因素对涡流影响程度由高到低分别为烟气流速、电晕极电压、含尘浓度、粉尘粒径。     

应用电声换能超声波雾化方法提高超细颗粒捕集效率

针对大气环境污染控制中超细颗粒难以捕集的问题,提出了一种高效、经济的新方法.其核心思想是将经电声换能超声波雾化得到的相对湿度过饱和雾气喷入含尘气体中,在“云”物理学、碰撞团聚等原理共同作用下,饱和水蒸汽在颗粒表面凝结,使超细颗粒的粒径增大,增加其捕集效率.为了证明这种方法的有效性,建立了小型电声换能超声波雾化捕尘实验台并在旋风除尘器中进行实验研究.实验结果表明,随着雾气浓度的增加,总除尘效率与超细颗粒的分级效率均有明显提高,并且旋风除尘器的压降(能耗)明显降低.     

旋风-布袋复合除尘器优化和除尘效率的数值模拟

针对燃煤工业锅炉烟尘超低排放的要求,采用数值模拟方法,研究了旋风除尘器(A)和内部滤袋前无导流板(B)、有导流板(C)或开孔挡板(D)的几种旋风-布袋复合除尘器的流场。结果表明:除尘器C的流场较均匀,较高风速时压降低于除尘器B、D。进一步模拟了除尘器A、C的分级效率,发现对于粒径低于15μm的颗粒,除尘器A去除率低于60%,除尘器C去除率高于97.8%。且复合除尘器占地小,滤袋寿命长,具有广阔的应用前景。上述数值模拟结果可为复合除尘器的优化设计提供参考。     

旋风除尘器内部流场的数值研究

通过建立旋风除尘器模型，模拟了排气管插入深度对旋风除尘器的压降、气流的切向速度和轴向速度的影响。研究表明，增加排气管的插入深度会增大旋风除尘器的压力损失，但对其内部压力分布的影响却比较小；增加排气管的插入深度对气体切向速度和轴向速度的影响也比较小，在不同高度上，内外旋流交界处切向速度的最大值都有所增加，这会产生更大的离心力，除尘效率也会因此而提高。     

磁场作用下烟气流速对静电旋风除尘器收集微粒影响的模拟研究

为了提高静电旋风除尘器(ECP)中微粒的除尘效率,利用磁场能有效抑制微粒逃逸的机理,将磁场引入ECP中,建立多场耦合作用下的微粒运动数学模型,利用Fluent软件数值模拟了有无磁场环境下烟气流速对微粒逃逸率的影响。结果表明:磁场的引入有效降低了ECP中微粒的逃逸率;低烟气流速更有利于微粒在ECP内的捕集;微粒的除尘效率随着磁感应强度的增加而增大,但这一过程中磁场的贡献量逐步减小。研究结果可为新型ECP的设计提供技术参考。     

岩屑甩干机刮刀结构优化及冲蚀磨损分析

岩屑甩干机是钻井液不落地处理技术中的核心设备,目前市面上的甩干机多采用直刮刀,但是废弃岩屑对其冲蚀磨损相当严重,导致甩干机分离效率降低,甚至减少了甩干机的寿命。针对上述问题,在原有的岩屑甩干机模型基础上,提出了一种弯刮刀甩干机模型,其次利用计算流体力学数值模拟软件Fluent,采用DPM模型,通过改变颗粒直径、颗粒质量流量、入口流速,对岩屑甩干机内部流场分布及2种刮刀转子表面冲蚀情况进行数值模拟。结果表明,弯刮刀能有效减少刮刀冲蚀磨损严重的现象,从而提高分离效率。不论是直刮刀还是弯刮刀,刮刀磨损率均先随着颗粒粒径增大而增大,然后随着颗粒粒径增大而减小,到一定程度后不再变化;随着颗粒质量流量增大而增大;随着入口流速增加先平稳变化,到一定程度后大幅增大。最后,对2种刮刀转子的疲劳寿命进行了对比分析,发现弯刮刀能有效提高甩干机的疲劳寿命,为工程实际中岩屑甩干机的优化设计提供了参考。     

内置涡核破碎翼旋风分离器内颗粒受力数值分析

内置涡核破碎翼旋风分离器具有维持较高效率同时降低阻力的特点。研究其内部颗粒受力情况对揭示其工作机理有重要意义。利用计算流体力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)模拟流场,在此基础上,应用拉格朗日离散化模型(DPM)对传统Lapple型旋风分离器加设涡核破碎翼前后的内部颗粒进行追踪,并对其进行受力分析。结果表明:内置涡核破碎翼旋风分离器在颗粒分离时间及受力在数值上均与传统分离器有所差别;涡核破碎翼叶片较短时,径向合力主要表现为向外,离心力占主导作用,利于颗粒收集;叶片较长时,颗粒受到气流扰动作用加剧,径向上的运动随机性增加从而不利于分离。     

流量对导叶式旋流管内油滴聚结破碎影响的数值模拟

为了深入研究旋流管分离机理,利用Fluent软件对导叶式旋流管进行了模拟研究,考察了流量对粒级效率和分离效率的影响,结合实验所得结果进一步研究了旋流管内油滴颗粒的运动行为。结果表明:(1)在视油滴为刚性球体的情况下,流量越大,粒级效率越大。模拟值与实验值之间的差异表明随着流量的增大,油滴的破碎作用加强,聚结作用减弱。(2)根据实测入口粒度分布进行的模拟经实验验证进一步证明了流量变化时聚结破碎作用之间的强弱关系。     

基于ASMM模型对不同袋长袋式除尘器气固两相流的模拟

为了提高袋式除尘器内部流场的均匀性,延长滤袋的使用寿命以及降低能耗,以某环保公司下进风袋式除尘器为几何模型,采用简化的欧拉模型-代数滑移混合模型(algebraic slip mixture model,ASMM)模拟了3种袋长分别为6、8和10 m的袋式除尘器处理粒径为1、2.5、5、10和20μm颗粒时其内的气固两相流动。对比分析了不同袋长除尘器内速度云图、颗粒相体积份额以及压力损失等,结果表明:随着滤袋长度的增加,除尘器内部流场的均匀性提高;袋式除尘器对5种不同粒径颗粒都具有一定的去除能力,滤袋长度为8 m时受到的二次扬尘影响较小;滤料及粉尘层厚度为2 mm时,袋式除尘器的压力损失随着滤袋长度的增加而增加,颗粒粒径对除尘器压力损失的影响较小;通过对比袋长为8 m时除尘器模拟压降与实验结果,验证了模拟结果的可靠性。因此,除尘器的最优袋长为8 m,模拟结果为袋式除尘器的设计和优化提供了理论依据。     

旋风静电除尘器流场分布测试研究

利用五孔探针系统对直筒式旋风静电除尘器模型的三维流场进行了测定与分析.结果表明:随着入口风速、供电电压增加,旋风静电除尘器内气流的切向和径向速度分别增加,各截面轴向速度沿半径的分布基本相似;与旋风除尘器相比,旋风静电除尘器内气流的切向速度和径向速度的变化更为平缓,入口风速为8.5 m/s时,在0.3～0.5倍简体直径时,切向速度达最大.     

粗媒体颗粒流化床半干法烟气脱硫

开发了粗媒体颗粒流化床半干法烟气脱硫技术.在流化床内加入惰性粗媒体颗粒,改善脱硫剂与烟气的接触,延长脱硫剂在床内的停留时间,促进脱硫反应进行,提高脱硫效率和脱硫剂利用率.以工业用石灰石为脱硫剂,实验研究了粗媒体颗粒的加入量及其他操作条件对此过程脱硫效率的影响.结果表明:随着粗媒体颗粒粒径减小及床内加入量增加,烟气脱硫效率提高;随着Ca/S增大、饱和接近度降低、空速及脱硫剂颗粒粒径减小,脱硫效率提高.当粗媒体颗粒的静止床高为122 mm,饱和接近度为15～18℃、空速为2850 h-1、钙硫比为1.0～1.1、脱硫剂粒径为64μm时,脱硫效率可达90%以上.     

直筒式旋风脉冲静电除尘器性能研究

实验研究了电压、入口粉尘浓度和入口风速对直筒式旋风脉冲静电除尘器除尘效率的影响,测定了在不同入口风速下除尘器的分级效率.结果表明,脉冲供电能显著提高除尘器的除尘效率和分级效率,在脉冲电压为80 kV、入口粉尘质量浓度为5.0 g/m3N、入口风速为7～10 m/s时,除尘效率在99%以上,并在实验的基础上分析了脉冲供电下除尘器的除尘机理.     

旋风除尘器环形空间气流运动的数值研究

运用计算流体力学软件FLUENT,对旋风除尘器内部流场进行了数值模拟,利用模拟结果对旋风除尘器入口不同位置气流在除尘器顶部的环形空间的轨迹进行了分析研究,探明了气流在环形空间的运动规律和基本特征,阐明了旋风除尘器顶部"尘环"形成的根本原因,指出了粉尘发生短路的原因和多发区域并在此基础上就除尘器的增效问题给出了改进方案.     

湍球塔和喷淋塔的海水脱硫冷态实验对比

通过湍球塔和喷淋塔的海水脱硫冷态实验对比,研究海水脱硫过程中烟气和海水参数对湍球塔和喷淋塔脱硫的不同影响。实验结果表明,SO2分压力增大,脱硫效率和尾水pH值减小;海水碱度、pH值和液气比增大,脱硫效率和尾水pH值也随之增大;湍球塔的脱硫效率和尾水pH值与液气比改变方式无关,实验用湍球塔的合适液气比值为2.3 L/m3;湍球塔脱硫实验中,塔内气速为1.58 m/s,SO2分压力为20 Pa,水温为10.2℃,液气比为1.1~2.8 L/m3时,尾水pH值在2.4~2.8之间;增大液气比时,喷淋塔改变海水流量的脱硫效果要比改变气体流量的脱硫效果明显;塔内气速1 m/s以上时,一级喷淋塔的脱硫效率要比湍球塔小很多,有时只有湍球塔的1/2左右。     

超细颗粒的旋风除尘

针对细颗粒旋风除尘 ,以分子筛 空气为实验物系 ,测定了 3种不同结构的环流循环除尘系统的分离性能。实验结果表明 ,加设带有导流锥整流器的除尘系统分离效率最高 ,但压降也略有增加。由该除尘系统的粒级效率曲线可以看出 ,直径在 2 8μm左右的细颗粒由于容易被大颗粒夹带分离 ,其分离效率比 4 μm左右的颗粒高     

旋风-滤袋复合除尘器的数值模拟分析

为了分析旋风-滤袋复合除尘器的内部流场,借助流体分析软件Fluent对旋风-滤袋复合除尘器的运行机理进行了数值模拟分析。结果显示,除尘器总体上达到了除尘设计目的,但在气流分配上存在不足,容易对部分滤袋造成过度冲刷,影响滤袋使用寿命。通过加装导流元件的方式可以有效改善气流分布不均的情况。     

基于DPM模型求解自由下落颗粒羽流卷吸空气量

为深入了解自由下落颗粒羽流卷吸空气的特性,对氧化铝颗粒从出口直径为5 mm的圆形孔中自由下落的气固两相流场进行了数值模拟研究。依据RNG k-ε模型求解气相雷诺时均N-S方程并进行离散化处理,采用DPM模型跟踪单个粒子以求解颗粒的运动方程,并通过SIMPLE双向耦合,对自由下落颗粒羽流流动特性进行数值模拟。结果表明:自由下落颗粒羽流卷吸空气气相速度在羽流中心线上处于最大值,随着径向距离的增大速度值明显地减小,直到距离中心线30 mm处,之后速度的变化趋于稳定;颗粒在净质量力作用下沿质量力方向首先作加速运动,之后下落速度u_p随着下落高度的变化趋于平缓,羽流末端颗粒运动基本遵守颗粒自由沉降规律;羽流卷吸空气量随着下落高度的增加而增大,其规律与颗粒群模型给出的结果高度吻合。通过比较分析发现,采用DPM模型很好的解决了对颗粒相运动方程的求解并可获取颗粒运动轨迹,对于自由下落颗粒羽流特性的分析不失为一种有效而可行的方法。