新型电袋复合除尘器性能研究

为了提高布袋除尘器对细微粒子的捕集效率,同时降低压力损失,提出了一种新型的电袋复合除尘器,并利用这种新型的除尘器对2 500目的超细滑石粉进行了实验研究。通过普通布袋过滤、电袋复合过滤的对比实验研究,得到了电场强度、气布比、压损、清灰周期和除尘效率等参数的变化规律。实验结果表明,使用新型的复合除尘器过滤粉尘时,粉尘在进入袋室之前就被荷电,通过在滤料表面施加较强的静电场,使得被处理粉尘在滤料的表面有序堆积和排列,能有效地降低压力损失,提高过滤风速,除尘效率均达到97%以上。Vf=3.5 m/min,U=12.3 kV时,新型复合除尘器与普通布袋过滤相比压力损失降低了90 Pa;PM2.5的捕集效率提高了5.9%;清灰周期从10 min延长至36 min。     

高温袋式除尘器金属滤袋脉冲喷吹清灰性能分析

为解决高温袋式除尘器在应用中因压缩空气温度偏低导致金属滤袋糊袋,以及因清灰参数选取不当导致滤袋残余阻力上升和除尘器运行阻力升高的问题,使用滤料微观模型分析过滤状态下颗粒在清洁金属和有机纤维层的穿透过程;并结合物理模型与数值模拟正交实验研究不同因素对不锈钢金属滤袋脉冲喷吹清灰过程的影响;以传统有机滤袋做对照,通过数值模拟实验研究在高温状况下脉冲喷吹清灰气流对金属滤袋袋口区域结露的影响。结果表明,在相同的颗粒粒径条件下,清洁金属滤料纤维的颗粒穿透量和穿透距离更大,拦截效应低于有机纤维滤料。滤袋清灰效果整体呈现上部>底部>中部的趋势,且金属滤袋清灰评价指标测试值整体低于传统有机滤袋;显著影响滤袋清灰的因素均为喷吹压力和喷吹孔径,金属滤袋最佳喷吹距离为200 mm,喷吹时间为100 ms。当脉冲喷吹气流温度为0 ℃时,滤袋袋口0.5~2 m处有结露风险,升高至50 ℃可有效防止工业窑炉烟气滤袋袋口区域结露现象的产生。该研究结果可为高温袋式除尘器金属滤袋的喷吹参数设计和结构优化提供参考。     

双极电袋复合除尘器的增效减阻效应

为提高现有电袋复合除尘器的除尘效率,降低压力损失,改进清灰效果,设计出一种线管式双极电袋复合除尘器,并对其增效减阻作用和单极电袋复合除尘器进行了对比研究。在硅微粉中位径1.74 μm、过滤风速3 m·min-1、入口粉尘浓度2 500 mg·m-3的实验条件下,双极电袋复合除尘器比单极电袋复合除尘器的粉尘透过率、压力损失分别降低25%、27%以上。为分析双极荷电粉尘的静电凝并增效作用,测定了滤料表面沉积粉尘层的粒度分布,发现单极荷电和双极荷电沉积尘的中位径分别为1.83 μm和1.92 μm,表明双极荷电粉尘具有较好的静电凝并作用,所形成的较粗团聚颗粒物不易透过滤料,使除尘效率提高。为阐明双极荷电粉尘的减阻作用,采用自然堆积法测出双极荷电粉尘的堆积密度小于单极荷电粉尘,证明粉尘双极荷电后会在滤料表面形成较蓬松的粉尘层,这将有助于降低压力损失、提高清灰效果。     

不同后整理工艺方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响

选取6种不同后整理方法处理的涤纶针刺滤料,通过实验研究探索不同后整理方法对袋式除尘器滤料过滤性能的影响关系。结果表明:过滤效率方面,在1 m/min过滤风速下,6种滤料对粒径≥0.26 μm的颗粒物的分级过滤效率分别为轧光滤料≥47.74%、烧毛-轧光滤料≥54.82%、PTFE涂层滤料≥65.14%、PTFE浸渍≥61.86%、覆膜滤料≥97.54%、抗静电滤料≥49.09%,PTFE覆膜、涂层、浸渍后整理方法对滤料过滤效率的提高有显著作用;过滤阻力方面,PTFE覆膜、浸渍滤料的过滤阻力远大于其他4种滤料,PTFE覆膜、浸渍后整理方法可大幅增大滤料过滤阻力,而其他4种后整理方法对滤料过滤阻力的影响差距不大;过滤品质因数方面,品质因数Q值由大到小为:PTFE涂层滤料 > 抗静电滤料 > 烧毛-轧光滤料 > 轧光滤料 > 覆膜滤料 > PTFE浸渍滤料,综合滤料的过滤效率和阻力因素,涂层后整理方法可使滤料具有低阻高效的性能特征。     

脉冲喷吹扁式方框滤筒除尘器的清灰性能

为探究新型扁式方框滤筒的清灰性能,在自建的脉冲喷吹实验台上,测得不同电磁阀、开孔型号、喷吹距离、喷吹压力下的侧壁压力峰值大小及其分布规律。通过进一步工业附粉,监测除尘器的阻力和清灰后的粉尘残余量,验证找到扁式方框滤筒的最佳喷吹清灰参数组合。结果表明：扁式方框滤筒的最佳开孔型号是7个7 mm孔,喷吹距离为20 mm;对于玉米秸秆粉尘,当过滤风速低于0.6 m·min-1时,在1寸阀、0.2 MPa喷吹压力下可满足对其基本淸灰需求,且风速越小,清灰后的粉尘残余量越少,阻力也越小,低于150 Pa。另外,脉冲清灰过后,未被清除下来的粉尘多集中于扁滤筒的上部且是未正对喷吹孔的位置,如何进一步改善有待之后研究。     

粉尘双极荷电对滤料电荷累积抑制作用

为解决单极性电袋复合除尘器因滤料电荷积累导致清灰难和反电晕烧袋问题,将线管式双极荷电器引用到电袋复合除尘技术中。基于电晕电流最大化方法进行荷电器的电极结构优化实验。当电晕极采用RS芒刺线、管电极采用不锈钢管时,荷电器的较优极配为管电极直径25 mm、管间距120 mm、电晕线到管电极的异极距80 mm。在荷电器和导电纤维滤料组装成的静电增强纤维过滤装置上,分别进行粉尘单极荷电和非对称双极荷电情况下滤料电荷积累量的对比实验。实验粉尘采用中位径3.5 μm硅微粉。在过滤风速为0.17 m·s-1、平均电场强度2.5～3.0 kV·cm-1的实验条件下,当气流含尘浓度为700 mg·m-3时,双极荷电粉尘在滤料上累积电荷产生的电流值比单极荷电粉尘滤料上累积电荷产生的电流值低约25%,表明双极荷电对滤袋电荷积累有明显的抑制作用。     

新型干式微孔过滤除尘器的实验研究

采用陶瓷质微孔管代替传统的纤维滤料,研制开发出一种新型干式微孔过滤除尘器.介绍了该除尘器组成、特点、结构和陶瓷微孔管过滤原理.实验发现,在入口粉尘浓度范围1 000～3 000 mg/m<'3>,过滤速度1.0～1.5 m/min时,该过滤除尘器具有较高的除尘效率,在实验最大过滤速度2.02 m/min条件下,压力损失为926 Pa,能耗较小.与传统的袋式除尘器相比,该除尘器具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、使用寿命长和除尘效率高等优点.     

家居环境PM2.5控制用空气滤料

针对目前家居环境净化PM2.5的要求,在现有空气过滤材料的基础上,探讨一种适合于家居环境移动式空气净化装置用低阻、高效和长寿命的过滤材料。采用实验研究的方法对常用玻纤滤纸以及驻极体空气过滤材料进行了过滤特性、电镜、孔径测试的对比实验研究。结果表明,当过滤风速为5 cm/s时,3种驻极体滤料对粒径≤4.5 μm的颗粒物的分级过滤效率要高于玻纤滤纸且都在90%以上,其过滤阻力在4.9~6.4 Pa之间,而高效滤纸的过滤阻力在57.8~78.6 Pa之间;在实验风速条件下,驻极体滤料对PM2.5的过滤效率和过滤阻力分别高于和低于高效玻纤滤纸;对驻极体滤料进行蒸馏水洗涤后,其对颗粒物的过滤效率下降,驻极体滤料静电效应具有不稳定特性;电镜测试发现,玻纤滤纸纤维层排布致密,纤维存在断裂现象,而驻极体滤料较为蓬松,无纤维断裂现象;孔径实验表明,驻极体滤料的平均孔径为玻纤滤纸的11.9~14.7倍,驻极体滤料具有良好的透气和容尘特性。     

静电激发袋式除尘器(ESFF)阻力数学模型分析

静电激发袋式除尘器(ESFF),又称静电强化纤维过滤复合电袋除尘器,是一种新型的高效、低阻的除尘方式。基于传统的Kozeny-Carman(K-C)袋除尘阻力模型和静电强化纤维过滤理论,构建了ESFF的完整阻力模型,并利用MATLAB工具箱首次对ESFF的低阻成因进行了精确的数学描述。为了明确ESFF与袋除尘器阻力组成的内在联系,提出了阻力修正系数PRF,并探究了不同实验参数对PRF的影响,建立了一个新的阻力性能评价指标。实验结果表明,提高放电电压和降低粉尘负荷均会导致PRF变小,系统阻力变低。     

超高温烟尘过滤陶瓷滤料的制备

以硅酸铝纤维和莫来石纤维为主体材料,纳米二氧化硅作为高温陶瓷黏结剂,制备出一种适用于800℃下直接过滤的除尘滤料。研究了纳米二氧化硅添加量和烧成温度对多孔陶瓷过滤材料性能的影响,通过TG-DSC确定纳米二氧化硅的熔融温度,利用SEM表征材料的纤维粘结情况和孔隙结构。结果表明,纳米二氧化硅添加量为3%,烧成温度为1 300℃时,制备出的材料性能较佳,抗折强度为4.96 MPa,过滤阻力为139 Pa(过滤风速为1 m/min),气孔率为80%。     

电解铝用滤袋缝合工艺对PM2.5过滤效率的影响

针对常用涤纶滤料,分别采用不同道数的缝纫线缝合和在缝纫接口处的针孔上涂胶等不同的缝合工艺,实验测试并对比了涤纶滤料在不同的缝合工艺下的静态过滤效率,并讨论了滤袋缝合工艺对PM2.5过滤效率的影响。结果表明,清洁滤料在环境气溶胶中,缝纫线缝制道数越多,过滤效率就越低,每增加一道缝纫线过滤效率就降低1%~6%左右;采用胶合工艺将滤袋缝合处的针孔涂胶覆盖,对于粒径大于1 μm以上的颗粒物的过滤效率有明显提高,最大提高值达7%;温度对胶合后的缝纫接口影响较小,过滤风速对过滤效率和过滤阻力影响较大。     

高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电强化滤袋过滤特性

传统袋式除尘器对于细微颗粒物的捕集效率不甚理想,在袋式除尘器入口前增加预荷电装置是一种切实可行的强化其过滤特性的技术手段。设计搭建线板式直流高压预荷电器,研究了不同正/负匹配电压及风速对于双极预荷电高炉除尘灰电凝并行为的影响规律,对比分析了滤袋对未荷电、单极负荷电以及双极荷电高炉除尘灰细微颗粒物 (PM _2.5) 的捕集效率与压差特性,得到了不同预荷电方式高炉除尘灰细微颗粒物在滤袋表面沉积的微观形貌结构。结果表明：随着过滤风速 (1.5~0.5 m·s⁻¹及匹配负电压 (−16~−12 kV) 的降低,双极荷电颗粒物凝并效率提高;高炉除尘灰细微颗粒物单/双预荷电均能提高滤袋的过滤效率;对于粒径＜0.5 μm颗粒,双极预荷电技术对滤袋捕集效率的强化效果好于单极预荷电技术;对粒径为0.5~2.5 μm颗粒,单极预荷电技术的强化效果超过了双极预荷电技术;颗粒物单/双预荷电技术还使得滤袋阻力增量值及其增长速率值降低,且单极预荷电技术对于阻力降低效果更为明显。本研究可为利用单/双预荷电技术提升传统袋式除尘器对高炉除尘灰中细微颗粒物的捕集脱除特性提供参考。     

荷电水雾除尘器捕尘效率的实验研究

实验分析了影响荷电水雾除尘器除尘效率的主要因素,在此基础上提出了一种新的除尘效率数学模型,该模型明确地表达了过滤风速、喷雾量以及雾滴荷质比对除尘效率的贡献情况。对实验结果及数学模型的分析表明,对于带有振弦栅的荷电水雾除尘系统,喷雾量对除尘效率的影响比过滤风速及荷质比更为显著,新除尘效率模型的提出对指导生产具有重要意义。实验中同时确定了荷电水雾除尘器最佳操作参数,在粉尘入口浓度为412 mg/m3的情况下,当过滤风速为16 m/s,喷雾量为12×10-3 m3/min,雾滴荷质为3.5×10-4 c/kg时,除尘效率可达99.5%。     

错流内滤式滤芯脉喷清灰的数值模拟

错流式过滤除尘技术利用切向风流抑制尘饼生长变厚,具有过滤阻力上升缓慢的优点,采用脉喷气流撞击设置在滤芯外的横向挡板并产生局部静压可实现内滤式滤芯的清灰。构建CFD数值模拟考察了喷吹气流的分布,分析了喷嘴入口处的喷吹压力和挡板位置对脉冲喷吹性能的影响,设计并考察了挡板往复式喷吹策略。结果表明：滤芯压力随喷嘴入口压力升高而增加,确定了最佳喷嘴入口压力为5 000 Pa;挡板位置的变化显著影响清灰的有效区,对于1 000 mm长的滤芯,挡板位置为500 mm和350 mm分别实现350~500 mm和0~350 mm区域的有效清灰;相比普通喷吹,设计的挡板往复式喷吹 (挡板位置依次为350、500、650、500 mm) 可实现滤芯喷吹压力增大1.57倍、均匀性提升7.17倍。该研究结果可为内滤式滤芯脉喷清灰提供参考。     

数值模拟滤袋长度对除尘器流场及粉尘沉降的影响

利用数值模拟方法,探究袋式除尘器中圆筒滤袋改为褶皱滤袋后,滤袋长度变化对除尘器内部流场及粉尘在灰斗中沉降的影响。结果表明：圆筒滤袋改为褶皱滤袋可显著降低系统阻力,有利于系统节能;下进风式除尘器箱体中,滤袋越短除尘器内部的气流分布越不均匀,气流易在除尘器箱体空间及灰斗中产生涡旋,除尘器内部远离进风口一侧的滤袋会承担更多风量并受到高速气流冲击;在袋长(L)分别为3、4、5、6 m的除尘器内,粉尘在灰斗中沉降率(η) 为η(L=5 m)>η(L=4 m)>η(L=3 m)＞η(L=6 m)。这表明袋底距入口太近不利于粉尘沉降,粉尘直接运动至滤袋,反而会增加滤袋的过滤负担,故滤袋长度L=5 m时粉尘在灰斗中的沉降率最佳。然而,进一步降低滤袋长度不能提高粉尘的沉降率,滤袋渗透率越大,除尘器内部流场速度分布越均匀,粉尘更易沉降至灰斗。本研究结果可为下进风袋式除尘器的袋长设计提供参考。     

脉冲喷吹金属滤袋的压力分布影响因素分析

金属纤维滤袋可直接过滤高温烟气粉尘,解决高温烟气粉尘导致的环境、安全问题,对高温烟气的余热能源回收利用有非常重要的意义。目前,金属滤袋除尘器脉冲喷吹参数是依照传统纤维滤袋器设计的,存在着脉冲瞬时气流导致喷吹清灰失效问题。针对此问题,在脉冲喷吹实验平台上,通过改变喷吹压力、喷吹距离以及喷吹孔径,针对ϕ130 mm×2 000 mm的金属滤袋,利用压力数据采集系统测试喷吹压力0.2~0.6 MPa、喷吹孔径6~14 mm、喷吹距离50~250 mm时,金属滤袋距顶部80、200、600、1 000、1 400和1 800 mm 6个部位的侧壁压力峰值,以探求针对金属滤袋的脉冲喷吹的合理参数。结果表明：2 m金属滤袋的最佳脉冲喷吹孔径为8 mm,最佳喷吹距离为200 mm,最佳喷吹压力为0.5 MPa;此条件下的P1(80 mm)、P2(200 mm)、P3(600 mm)、P4(1 000 mm)、P5(1 400 mm)、P6(1 800 mm)的侧壁压力峰值分别为1 000、1 686、839、746、749和2 005 Pa。金属滤袋的侧壁压力峰值大小排列呈下>上>中的规律。随着喷吹孔径的增大,最优喷吹距离有逐渐减小的趋势。金属滤袋的中、下部(距滤袋口600~1 400 mm)清灰将是未来金属滤袋清灰的重点关注部位。上述研究结果可为金属滤袋的推广发展提供参考。     

电极配置和操作条件对静电油烟净化效率的影响

以有机气溶胶发生器产生的0.02~2.02 μm癸二酸二辛酯颗粒模拟餐饮业排出的油烟PM_2.5组分,利用静电低压撞击器颗粒物检测仪测定各粒径范围的颗粒个数和质量浓度,并系统研究了电极配置、电场风速和供电电压等因素对静电油烟净化效率的影响。结果表明：油烟荷电量以及荷电颗粒迁移距离是影响净化效率的关键因素,优化电极配置的增效作用明显;提高荷电区电离电压对油烟净化的增效作用大于提高收尘区电压;0.13~0.23 μm粒径范围的油烟最难去除,其分级净化效率直接影响总净化效率;降低电场风速或增加串联模块数可增大油烟在电场的停留时间,继而提高净化效率。工程设计中,可根据安装空间和处理气量波动等实际情况,合理匹配串联模块数和电场风速,提高效益费用比。     

超声辅助对污泥电脱水的特性改进

采用自制的超声波辅助电场污泥脱水装置进行实验,考察了超声波声强和作用时间等因素对污泥含水率的影响。结果表明,在固定频率20 kHz条件下,在相同电场(电压60 V,作用时间5 min)和压力场(压力0.1 MPa,作用时间5.5 min)作用下,通过变换超声波声强和作用时间,得出最优处理条件为声强0.255 W/cm2,作用时间3.5 min。为了消除初始含水率与系统误差的影响,将脱水率作为比较各作用工况的重要指标。在上述最佳工艺条件下, 污泥含水率由83.26%降低至72.90%,与单纯电渗透脱水相比,脱水率由4.88%增大到12.44%,同时减缓电流衰减的速率,增加电渗流量上升速率,增强了电渗透脱水效果。     

高温烟气净化用陶瓷纤维管的制备与性能

由于陶瓷纤维材料具有耐腐蚀强、耐高温和机械强度好等优点常常用于高温环境的过滤。主要研究了应用耐高温陶瓷纤维材料制备烟气净化用陶瓷纤维管及其性能分析。利用氧化铝陶瓷纤维及硅灰石纤维长度、直径不同等特征,使用两步成形的方法制成具有复合结构的纤维多孔陶瓷样品。并对影响材料性能的各种因素进行分析和探讨。采用扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜对陶瓷纤维管的显微结构进行了分析和测量。结果表明,如果选择在1 000℃烧成的样品抗折强度为9.7 MPa,4 m/min流速时的阻力为228 Pa,显气孔率达到78%。     

基于CFD的滤袋内侧磨损失效过程分析

针对某燃煤热电厂袋式除尘器滤袋破损和多次换袋检修失效现象,采用气固两相流数值模拟方法,对清灰气流含尘浓度过高导致滤袋破损失效的演变过程进行了分析,并结合现场调研和破损滤袋检测结果,明确了产生此类故障的原因。结果表明：喷吹总气量的22%为诱导气流,袋口上方的诱导气流速度接近7 m·s⁻¹,上箱体内悬浮颗粒甚至袋口周边沉积的粉尘将在清灰气流的诱导作用下进入滤袋,并逐渐积累;袋内灰柱表面的粉尘受清灰气流扰动在沉积层上方反复磨损滤袋内侧净气面,磨损位置与积灰高度相关,均位于积灰表面上方50 mm范围内。模拟分析结果与检测结果一致,上箱体花板和滤袋内部长期积灰是导致滤袋破损失效的根本原因。根据上述研究结果提出了有针对性的维修方案并经现场实施后,袋式除尘器运行2年时间内再未发生滤袋破损失效现象,且烟气净化系统出口颗粒物排放浓度低于当地环保排放限值10 mg·m⁻³。本研究结果可为判断滤袋健康状况及导致滤袋破损失效的直接原因提供参考。