颗粒床除尘器高温实验研究

颗粒床除尘器高温实验研究第28卷第ll期2006年l1月北京科技大学JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingV0I.28NO.11NOV.2006颗粒床除尘器高温实验研究何鹏秦红霞宗燕兵苍大强买明?卡地尔北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083摘要针对工业界的高温除尘问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,采用固体颗粒床除尘方式,对砂砾作为过滤介质的可行性和实用性进行了研究.通过对颗粒床除尘器高温条件下的实验研究,探讨了不同工况时除尘效率和压力损失的变化规律.推导了除尘效率和压力损失与温度的关系,并与实验结果作了比较.结果表明.随着烟气温度的升高,除尘效率和压力损失均逐渐增大.关键词固体颗粒床;高温除尘器;过滤式除尘器;除尘效率;压力损失;高温分类号TF547.2现代工业生产中,对粉尘的控制越来越严格.目前,生产中对高温气体中粉尘的控制主要采用降温和湿法处理.但是,无论是采用兑风降温,还是利用水处理高温含尘气体,都浪费了气体的物理潜热,而且设备投入很大.国际能源公署的经济 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 认为[1-3],颗粒层过滤器是最有发展前途的高温除尘设备.我国西安交通大学和中国科学院山西煤炭化学研究所对颗粒床除尘作了一些研究[4-5].本文在等温实验的基础上_6],实验研究了高温条件下该设备的除尘效率和压力损失变化规律.1实验方法通过模拟高炉一次除尘后的含尘气体质量浓度,进行颗粒床除尘器的等温实验研究,探索气体过滤速度,过滤床层厚度对除尘器除尘效率和床层压力损失的影响.实验装置如图1图所示.面甄图1实验装备设置图Fig.1Experimentalsystem收稿日期:2005~)8—29修回日期:2006—03—23作者简介:何鹏(1976一),男,博士研究生;苍大强(1949一)男,教授,博士生导师通过控制风机一定的风量,将气体吹入加热炉中进行加热.加热后的气体吹入管道中.人工调节布料器的布料速度,加入一定量的粉尘.实验过程包括正吹和反吹.正吹时,打开阀门1和4,同时关闭阀门2和3,含有粉尘的高温气体在颗粒床除尘器内被过滤,净化后的气体从尾部排出;反吹时,关闭阀门1和4,打开阀门2和3,选择适合的风量,把颗粒床内的粉尘吹出,从而达到连续除尘的工作目的.除尘器本体高600mm,,b300mm;管道5mm.实验中粉尘气流的温度分别为20,50,100,150,200,250?.气体粉尘质量浓度为8,15g?m一.除尘介质选用石英沙,其理化特性 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 见表1.实验1和实验2的除尘系统条件见表2.实验中压力用毕托管和U型压力计测量,温度用镍铬一镍铬热电偶测量,粉尘质量浓度用自动烟尘测试仪测量,粉尘粒径分布用JL一1177激光粒度分布测试仪测量.该颗粒床除尘器与传统的除尘器相比有以下特点:(1)粒层过滤器是利用物理和化学性质非常稳定的固体颗粒组成过滤层,实现对气体或液体的过滤.在高温,高压过滤状态下,过滤介质具有耐高温,持久性好的优点.(2)具有连续自清灰功能,容易清除被捕集下来的灰尘,过滤介质永远保持清新状态.过滤压降稳定,处理气体流量大,调节范围较宽,能实现连续过滤除尘.(3)除尘效率比较高,一般在90%以上,最高甚至可以达到99%.(4)由于采用干法除尘,不但节约水源,避免二次污染,而且过滤后的干净气体可以回收热何鹏等:颗粒床除尘器高温实验研究量,节约能源表1石英沙颗粒的理化特性Table1Characteristicofsandparticles表2实验条件Table2Experimentalconditions2实验结果2.1除尘效率和压力差与除尘时间的关系从图2中压力差与时间曲线可以看出,在气流速度一定的情况下,压力差随着时间逐渐增大.实验前期(5,20rain),压力差变化显着;实验后期(20,35min),压力差变化趋缓.其原因是:实验开始时滤层比较干净,捕集粉尘能力比较强.随着滤层颗粒捕集的粉尘逐渐增加,颗粒间隙越来越小,使气体通过颗粒层难度不断增大,因而压力降不断增大;但是在实验后期阶段,颗粒层间隙中被捕捉的粉尘越来越多,颗粒床的滤层空隙趋于饱和,捕集粉尘能力下降,粉尘的粘附力小,不会再继续堆集,气流中的粉尘与颗粒床内的滤层处于一种相对平衡状态,因此压力降变化不明显.时I司/rain图2除尘效率,压力差和时间关系Fig.2Relationshipsofdust-removingefficiencyandpressuredropwithtime从图2中除尘效率和时间的变化关系可以看出:5rain时,除尘效率相对较低;10,20rain时,除尘效率可以达到99.5%,并且保持稳定;25rain以后,除尘效率略有降低.除尘效率随时间增加的原因是,被颗粒床滤层捕集下来的粉尘,在滤层表面形成了一层很薄的积灰层,积灰层与过滤层的共同作用,使得除尘效率增大了.综合考虑除尘效率和压力差与时间的关系,可以认为除尘时间范围选择在10,20rain较合适.2.2床层厚度和除尘效率的关系从图3可以看出,随着过滤层厚度的增大,颗粒除尘器的除尘效率不断增大.床层厚度60mm时,除尘效率相对较低;床层厚度80,120mm时,除尘效率达到99.5%以上,并且保持相对稳定.增大床层厚度,除尘效率随之增加,但是阻力相应增大很多,不利于有效除尘.因此,综合考虑除尘效率和阻力效应,作为过滤床层的最佳过滤层厚度为80,100mm.褂刊图3除尘效率和床层厚度关系图Fig.3Relationshipbetweendust-removingefficiencyandfilterlayerthickness当床层厚度为60mm时,滤层厚度相对较小,粉尘在气流的带动冲击下,容易从颗粒床的颗粒间的空隙中流走.尽管在床层内部发生激烈的碰撞和粘附,但是截留效应并不显着,除尘效率相对较低.当床层厚度是80,120mm的时候,滤层厚度相对较大,除尘效率基本稳定在99.5%左右.这是因为,当粉尘在过滤过程中不断沉积于颗粒空隙间,被捕捉留在过滤层中的细粉尘由于其粒径比原过滤颗粒的粒径小得多,即粉尘的比表面积比过滤颗粒的比表面积大得多,因此细粉尘将对不断过滤过程中含尘气体的粉尘起到进一步的北京科技大学2006年第11期捕捉作用,截留效应不断显着,故其除尘效率大大提高.2.3除尘效率和温度的关系从图4的除尘效率和温度关系可以看出,随着温度的升高,除尘效率在增大.无论实验1还是实验2,常温情况下除尘效率比较低,都没有超过85%;当温度升高到250?时,两组实验的除尘效率相对差别不大,均在95%左右,说明升高温度有利于提高除尘效率.因此,采用兑风降温方式处理高温含尘气体,不但额外增加了投入,浪费了气体潜热,而且还降低了除尘效率.温度对除尘效率的影响主要表现在对扩散碰撞的影响.图4除尘效率和温度的关系Relationbetw~ndmt?removingefficiencyandtempe~-无论温度如何变化,实验2总是比实验1除尘效率高,这是由于实验中床层厚度和滤层介质粒径不同造成的.下面讨论温度对扩散的作用.对于单一捕集体[,它的扩散沉积捕集比可表示为:ED=f(e)(1)其中Peclet数可以表示为:=(2)uj式中,E.为扩散沉积捕集比,e为空隙率,k为Boltzman常数,C为滑动修正系数,”d为截面平均流速,为气体粘性系数,d粉尘直径,d为球体直径,T为温度.颗粒层的总捕集效率可以表示为:一p[一]L?=卜explE(3)式中,E为捕集比,L为过滤层厚度.如果考虑扩散沉积,可以令E=E.,那么由式(1)和(3)可知,过滤效率与温度的关系为:lnfn(上1_--~)__()2/3n()(4)式中,0为气体常温下的动力粘性系数,叩0为常温下除尘效率,CI】I】为常温下Cuningham滑动修正系数,T0为常温298K.所以,对于扩散沉积,温度升高,过滤效率增加.而且,扩散沉积效率还与尘粒的直径,床层空隙率,过滤介质颗粒尺寸,床层厚度等因素有关.另外,尘粒尺寸越小,温度增加时,扩散沉积机理的幅度加大.2.4压力损失和温度的关系从图5中可以看出,随着烟气温度的升高,床层压力损失逐渐增大,在常温下,床层的压力损失较低;温度从室温逐渐升高到100?时,压力损失迅速增加,基本上呈线性关系.当温度为100,250?,压力损失虽然还是再继续增大,但是速率比较缓慢.同样,实验2中,无论是常温还是高温条件,其压力损失都比实验1要大,这是由于实验2的滤料粒径较小,床层厚度较大造成的.图5压力损失和温度的关系Fig.5Relationsbetw~ndmt?~movingefficiencyandpressure由Ergun公式得出的流体通过均一非球形颗粒固定床的压降公式可以表示为[:AP蒜+”j?L(声.)e.’(声.)e.式中,?P为床层压降,声为形状系数,A为实际粘性系数,B为惯性模拟系数.当温度升高时,实验操作条件不变,”d,e,声,d.,L保持近似不变.而气体粘性系数与温度的关系,可由下式确定:1+一?(6)l十TVO1.28NO.11何鹏等:颗粒床除尘器高温实验研究?1067?式中,/10为气体常温下的动力粘性系数,C为气体常数值.在气体中,由于分子间距比较大,引力很弱,分子运动的自由行程大,分子间相互掺混,速度快的分子可以进入低速流层中,速度慢的分子可以进入高速流层中,两相邻流体层间进行分子动量交换,从而阻止了流体层间相对滑动,呈现出粘性.当气体的温度升高时,内能增加,分子运动更加剧烈,动量交换更加激烈,所以粘性增大.结合公式(5)和(6)可以得知,随着温度的升高,床层压降?P逐渐增大.3过滤前后粉尘粒径大小及其分布用JL一1177激光粒度分布测试仪测量过滤前后的粉尘粒径和分布,得到实验结果如表3.表3粉尘粒径及分布Tabel3Distributionandparticlediameterofdust从表3中可以看出,过滤前后粉尘的粒径分布截然不同.过滤前,粉尘的粒径分布比较宽,粒径尺寸大小不一;过滤后,粉尘的粒径分布比较均匀,粒径比较大,这是因为刚开始进行过滤除尘时,过滤介质颗粒间的空隙比较大,一些大颗粒的粉尘由于自身重力沉降,穿过过滤层,而没有被捕集到过滤介质层中.4结论(1)颗粒床除尘器除尘效率高,运行稳定,在常温和高温下都可以达到高效除尘的目的.(2)随着烟气温度的升高,除尘效率在增大.(3)升高温度,压力损失呈线性关系增大.参考文献[I]李慧仁.高温除尘设备发展现状.化工装备技术,1996,17(1):45[2]TakematsuT,MaudeC.CoalGasificationforIGOCPowerGeneration.London:IEACoalResearch,1991[3]谭天祜,梁凤珍.工业通风除尘技术北京:中国建筑工业出版社.1984[4]许世森.移动颗粒层过滤及旋风分离的高温除尘研究[学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ].西安:西安交通大学图 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 馆,1996[5]吴晋沪,汤忠,张建民,等.颗粒移动床高温除尘工艺与设备的研究开发(I):冷试结果及其理论分析.煤炭转化.1998,21(1):63[6]李翔,白皓,苍大强,等.固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究.北京科技大学,2004,26(1):18[7]MustonenJP.TechnicalandeconomicanalysisofadvancedparticlefiltersforPFBCapplications//Proc1991IntConfonFBC.Montreal,1991[8]向晓东.现代除尘理论与技术.北京:冶金工业出版社,2002ExperimentalresearchonhightemperaturegranularbedfiltersHEPeng,QINHongxia,ZONGYanbing,CANGDaqiang,MAIMINGKadierMetallurgicalandEcologicalEngineeringSchool,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,ChinaABSTRACTAkindOffilterwithsandasthepercolationmediumfordust—removingwasdiscussedandde—signedforisothermalandhightemperatureexperiments.Theaimofthisstudywastoevaluatetheperfor—manceofthegranularfilterdesignedforhotgascleaningup.Theeffectoftemperatureonthecharacteristicofthegranularbedfilterathightemperaturewasinvestigated,andtheformulaeofdustremovalefficiencyandpressuredropwithtemperaturewereobtained.Theexperimentalresultsaresimilarwiththeformulae.Withtheincreaseoftemperature,thedust—removingefficiencyandpressuredropbecomehigherduringthedust—removalprocess.KEYWORDSgranularbed;high—temperaturefilter;filtrationdustcatcher;dust—removingefficiency;pressuredrop;hightemperature