局部流化清灰的新型颗粒层过滤装置设计和实验研究

论文摘要

根据燃煤联合循环发电对高温烟气净化技术的要求,分析了现有技术的性能特点和发展动态,指出了存在的问题。从优化颗粒层的过滤方式和清灰方式着手,提出了局部流化清灰的颗粒层过滤技术。采用吸风罩和单元格颗粒层形成组合流化床的结构方式,设计了局部流化清灰的颗粒层过滤装置。给出了过滤装置的部分部件、过滤装置的放大和流化清灰系统的设计方案。实验表明,清灰周期一定,过滤装置的过滤效率和床层压降不随过滤时间变化;调节颗粒层的清灰周期,能改善过滤装置的过滤性能。以流态化理论为基础,提出了颗粒层流化清灰的原则,研究了流化数对颗粒层流化清灰的影响。实验结果表明,当颗粒层的流化数达到2.5时,颗粒层在4s内能完成清灰,床层高度和颗粒层的含尘量对清灰过程没有影响。进行了颗粒层过滤的实验研究,得出了过滤介质特性、气流特性、灰尘颗粒特性和清灰周期对颗粒层过滤性能的影响。实验优化了过滤介质和清灰周期的组合方式,使过滤装置具有明显的节能效果。如:粒径0.9mm～1.2mm的过滤介质,床层高度70mm、清灰周期8min,当含尘量2000mg/m~3(标)的气流经过颗粒层过滤后,排放浓度低于10mg/m~3(标),床层压降1440Pa,而粒径0.45mm～0.9mm的过滤介质到达同样的过滤效果,床层压降高达3530Pa。建立了颗粒层过滤的宏观数学模型。根据颗粒层过滤机理、灰尘颗粒粒径分布的特点和实验结果,修正了过滤速度对颗粒层过滤性能的影响,得出了颗粒层过滤效率和床层压降表达式。对比了模型计算结果和实验结果,证明了模型计算公式的适用性以及预测结果的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 燃煤发电的现状
• 1.1.2 联合循环发电的优点、发展和共性
• 1.1.3 燃煤联合循环发电高温净化要求
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高温旋风分离器
• 1.2.2 高温陶瓷过滤器
• 1.2.3 颗粒层除尘器
• 1.3 移动床颗粒层过滤方式存在的问题及解决方法
• 1.3.1 移动床颗粒层过滤技术存在的问题
• 1.3.2 颗粒层过滤过滤方式的优化
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 新型颗粒层过滤装置的设计
• 2.1 设计目标和思路
• 2.1.1 设计目标
• 2.1.2 设计思路
• 2.2 颗粒层过滤装置的结构设计
• 2.3 局部结构设计
• 2.3.1 单元格的设计
• 2.3.2 布风板和均风板的设计
• 2.3.3 吸风罩的设计及密封问题
• 2.3.4 其它部件的设计
• 2.4 清灰气体净化系统设计
• 2.4.1 清灰气体净化系统设计
• 2.4.2 净化系统的压力平衡
• 2.5 颗粒层过滤装置的放大
• 2.5.1 单元格的划分
• 2.5.2 清灰区域的划分和循环清灰周期的确定
• 2.5.3 过滤装置放大方案比较
• 2.6 过滤装置的过滤特征和清灰特征
• 2.6.1 本文设计的颗粒层过滤装置
• 2.6.2 颗粒层的过滤特征
• 2.6.3 颗粒层的清灰特征
• 2.7 本章小结
• 3 颗粒层流化清灰的研究
• 3.1 颗粒层的流化清灰原理
• 3.1.1 基本原理
• 3.1.2 颗粒层流化清灰的前提条件
• 3.2 洁净颗粒层的流化特性研究
• 3.2.1 颗粒层的流化特性实验
• 3.2.2 流化数对颗粒层扰动的实验研究
• 3.2.3 临界流化速度的计算
• 3.3 含尘颗粒层的流化特性研究
• 3.3.1 含尘颗粒层的流化特性实验
• 3.3.2 结果分析
• 3.4 颗粒层的流化程度对清灰时间的影响
• 3.4.1 流化数对清灰时间的影响
• 3.4.2 结果分析
• 3.5 组合流化床清灰的实验研究
• 3.5.1 组合流化床连续清灰的实验
• 3.5.2 组合流化床连续清灰过程分析
• 3.6 本章小结
• 4 颗粒层过滤的研究
• 4.1 实验系统和实验方案
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验物料
• 4.1.3 测试方法和测试仪器
• 4.1.4 实验方案
• 4.2 固定床颗粒层的实验研究
• 4.2.1 过滤介质特性对颗粒层过滤性能的影响
• 4.2.2 气流特性对颗粒层过滤性能的影响
• 4.2.3 过滤时间对颗粒层过滤性能的影响
• 4.2.4 颗粒层内沉积灰尘颗粒的分布
• 4.3 新型颗粒层过滤性能的实验
• 4.3.1 清灰周期对颗粒层过滤性能的影响
• 4.3.2 过滤分级效率
• 4.4 颗粒层过滤装置评价和实验优化结果
• 4.4.1 颗粒层过滤性能比较
• 4.4.2 新型颗粒层的实验优化结果
• 4.5 本章小结
• 5 颗粒层过滤的宏观数学模型
• 5.1 固定床颗粒层过滤过程的数学描述
• 5.1.1 颗粒层过滤的状态参数
• 5.1.2 颗粒层过滤的方程式
• 5.1.3 颗粒层过滤过程中的关系式推导
• 5.2 关系式中常数的确定
• 5.2.1 关系式中常数的确定
• 5.2.2 实验值与计算值的比较
• 5.3 局部流化清灰的颗粒层过滤宏观模型
• 5.3.1 新型颗粒层的过滤效率
• 5.3.2 新型颗粒层的床层压降
• 5.3.3 过滤方程的修正和关系式中常数的确定
• 5.3.4 模型计算值与实验值的比较
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表论文