双层滤料颗粒床沉降室粉尘预分离过程研究

摘要

大气污染破坏生态系统，并会直接影响人体健康。工业废气是大气污染的最主要原因之一，因此对工业废气进行除尘净化越来越受到人们的重视，对除尘设备的要求也越来越高。双层滤料颗粒床过滤技术除尘效率高，且耐高温，节能减排显著。双层滤料颗粒床是由两层化学性质稳定的固体颗粒滤料所组成。过滤时，含尘气体经上层粗过滤与下层精过滤。清灰时，采用反吹流化清灰，将过滤床所截获的粉尘颗粒反吹清出。在双层滤料颗粒床除尘器中，一般采用多个过滤床进行多层并联，共同进行清灰工作，由于粉尘颗粒不断地进入过滤床，并且其中某过滤床反吹清出的粉尘也容易进入其他过滤床再次被过滤，沉降到底部灰斗的效率较低，因此造成过滤床过滤负担较重。
　　本文运用 FLUENT软件，采用 RNG k-ε模型和离散相模型对双层滤料颗粒床除尘器内的沉降室气固流场进行数值模拟。为了避免让粗大的粉尘颗粒进入双层滤料颗粒床，以及减少颗粒床的过滤负担，在过滤床入口处安装导流板促进粉尘惯性分离。研究了不同形式的导流板对颗粒沉降效率的影响。针对除尘器中最下层过滤床进入的粉尘颗粒较多的问题，分别采取了导流板向下延长的方式和设计底部抽气循环系统进行研究。
　　模拟得出，通过在沉降室内安装合适的导流板，有效的减少双层滤料颗粒床的过滤负担，并使得大粒径的粉尘不进入过滤床而直接沉降在底部灰斗。采用适当气速的底部抽气循环系统，不仅可以显著减少颗粒进入最下层过滤床，而且还可以提高颗粒在底部的沉降率。不同密度的粉尘颗粒在不同的气体中，采用本文模拟改进过的沉降室都具有较好的沉降效果。当改进后的沉降室中气体为500℃煤气，粉尘颗粒的密度为1.2g/cm3时，粒径大于125μm的粉尘则不会进入过滤床而直接沉降到底部灰斗。根据模拟结果，并用斯托克斯公式计算得到的过滤床进行反吹清灰时的最小反吹气速，能让截获的粉尘颗粒全部被反吹清出，可以保证滤料的优秀再生效果，为双层滤料颗粒床除尘器的优化设计提供了参考。

目录

声明

1绪论

1.1研究背景

1.2双层滤料颗粒床除尘器工作原理

1.3重力沉降室的优化改进研究现状

1.4采用湍流模型的气固两相流数值模拟研究现状

1.5研究目的与意义

1.6研究内容与技术路线

2.1 FLUENT软件简介

2.2湍流模型

2.3粉尘颗粒运动数学模型

2.4求解算法

2.5小结

3.1几何模型的建立

3.2划分网格

3.3数值模拟参数及边界条件的设定

3.4流场迭代计算

3.5沉降室气固两相流模拟结果分析

3.6小结

4.1加装每层相同的导流板沉降室流场模拟分析

4.2加装逐层增长的导流板沉降室流场模拟分析

4.3导流板角度与深度对沉降室流场的影响

4.4小结

5.1最下层导流板向下延伸

5.2采用底部抽气循环系统

5.3小结

6粉尘颗粒的沉降情况

6.1粉尘颗粒进入过滤床层落点的分布

6.2各层过滤床积灰状态不同时粉尘颗粒的沉降情况

6.3不同密度的粉尘颗粒在不同气体中的沉降情况

6.4混合粉尘的沉降情况

6.5反吹清灰气速分析

6.6小结

7结论与展望

参考文献

致谢