20万吨/年超细固硫灰过热蒸汽袋式除尘器研究

摘要

对燃煤电厂固硫灰特性与利用、工业余热利用、超细粉碎设备等现状进行分析，研制并开发以电厂低品位过热蒸汽为动力的大流量蒸汽动能磨系统，建立20万吨/年超细固硫灰蒸汽动能磨系统生产线，对固硫灰进行低成本、规模化加工。其中袋式除尘器是蒸汽动能磨系统的重要部分之一，而国内外对过热蒸汽条件下袋式除尘器收集高浓度超细固硫灰的研究较少，设计参数的选取及工程研究的深度不够，因此本文对过热蒸汽条件下袋式除尘器的工艺和选型进行研究和探讨，并对其进行CFD（计算流体动力学）数值模拟和工业实验研究，以减少设计的盲目性，提高设备可靠性，为过热蒸汽袋式除尘器的设计和工程应用提供依据。
　　数值模拟结果表明，流量为44000m3/h时，除尘器入口温度为170、220℃情况下，除尘器温降分别为38.9、56.9℃，入口温度为170℃时，滤袋区域最低温度为101.4℃，入口温度为290℃时，滤袋区域局部最高温度超过260℃;除尘器温降与入口流量成反比，随入口温度升高而增大，并近似成线性关系;除尘器阻力随流量增大而增加，随气固浓度增大而增大，随粉体粒径的减小而增大;不同流量及温度下各袋室流量分配系数介于0.9～1.15之间，相对偏差不大于±15％，综合流量不均幅值小于0.05，最大流量不均幅值小于0.2，表明除尘器气流组织较均匀。
　　数值模拟结果表明文丘里管自身阻力随喉部直径d增大而降低，而文丘里管总高度h对其阻力影响较小;除尘器阻力随喉部直径d和总高度h的增大先减小后增大，当d/D=0.5，h/D=0.9时（D为滤袋直径），除尘器阻力值最小。
　　工业实验结果表明除尘器入口流量为40884.2m3/h(过滤风速为0.68m/min)，超细固硫灰中位径为8.999μm，气固浓度为1394.18g/m3时，除尘器阻力为591Pa，除尘器入口流量为32452.1m3/h(过滤风速为0.54m/min)，中位径为4.758μm，气固浓度为638.48g/m3时，除尘器阻力为482Pa，这表明除尘器相关参数选取及设计合理，可以较好的用于过热蒸汽条件下高浓度超细固硫灰的收集。通过与数值模拟对比分析表明，主要温度测点结果十分吻合，说明CFD数值模拟可以很好的用于过热蒸汽袋式除尘器温度场的预测，虽然除尘器阻力数值模拟结果和实验结果趋势基本一致，但有一定的差异。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 固硫灰特性及利用现状

1．1．2 工业余热利用现状

1．1．3 超细固硫灰粉碎设备

1．2 袋式除尘器研究现状

1．2．1 袋式除尘器在高温环境中的研究现状

1．2．2 过热蒸汽袋式除尘器研究现状

1．2．3 Fluent软件在袋式除尘中的应用

1．3 研究目标和研究内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 主要研究内容

2 过热蒸汽袋式除尘器工艺参数及设计

2．1 物料及蒸汽参数

2．2 过热蒸汽袋式除尘器参数

2．2．1 滤料选择

2．2．2 处理风量计算

2．2．3 过滤风速

2．2．4 过滤面积

2．2．5 滤袋间距

2．3 清灰及进风方式

2．4 抗结露设计

2．5 风机风量及风压计算

2．5．1 风量

2．5．2 风压

2．6 本章小结

3 袋式除尘器数值模拟结果与分析

3．1 袋式除尘器数值模拟

3．2 模型的建立及数值求解

3．2．1 模型假设及简化

3．2．2 模型建立

3．2．3 数值计算方法

3．2．4 边界条件

3．3 数值模拟结果与分析

3．3．1 流量及温度对除尘器流场的影响

3．3．2 气固浓度对除尘器流场的影响

3．3．3 固体颗粒对除尘器内部流场的影响

3．3．4 分室气流均布性

3．4 本章小结

4 袋式除尘器文丘里管阻力特性研究

4．1 响应曲面设计

4．2 数值模拟模型

4．3 数值结果及分析

4．3．1 模型方差分析

4．3．2 文丘里结构参数对阻力的影响

4．4 本章小结

5 过热蒸汽袋式除尘器实验研究与分析

5．1 过热蒸汽袋式除尘器实验研究

5．1．1 实验原料

5．1．2 实验设备及工艺

5．1．3 实验测试装置及相关设备

5．1．4 实验步骤

5．2 实验结果及分析

5．2．1 预热阶段除尘器主要测点温度变化

5．2．2 蒸汽通入系统阶段除尘器温度及阻力特性

5．2．3 生产阶段除尘器阻力特性

5．3 数值模拟与实验对比分析

5．4 系统可靠性分析

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果