局部流化清灰的新型颗粒层过滤装置设计和实验研究

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/m3(标)的气流经过颗粒层过滤后，排放浓度低于10mg/m3(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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

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