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固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究
作者:管理员    发布于:2017-08-08 14:05:22    文字:【】【】【

  分类号TF在化工、石油、冶金、电力等行业中,常产生高温含尘气体,尤其冶金工业,如高炉炉顶煤气的温度在250°C以上并含有大量的粉尘。在高温条件下,由于气体粘滞力较大,湿度大幅度下降,细颗粒凝聚现象大为降低,所以对微粒的分离有较高难度。另外,高温时采用的设备材质、结构形式以及热膨胀等工程问题往往影响设备的有效正常运行。目前,高炉采用的煤气除尘方法有湿法除尘和千法除尘(布袋除尘湿法除尘大量降低了煤气温度,浪费了能源;另外,湿法除尘还会产生大量污水,造成二次污染。布袋除尘用于高炉煤气除尘发展较快,但因喷雾降温,使清除下来的灰成浆而不易清理,曾经被停用。另外,布袋除尘采用的织物滤材一般只能在80~200°C之间正常工作,因此在煤气进入布袋除尘器前需要先采取调温措施,这不仅增加了除尘系统的复杂程度和建设投资,而且浪费能量。由此可见,现有高炉的除尘技术,难以满足氧气高炉循环煤气工艺的要求,本,正吹流程为。关闭阀门V2,V3,打开阀门Vi,V4,模拟二次精除尘的条件,筛分高炉粉尘(颗粒直径<50mn),调节入尘量和风量,按二次除尘入尘浓度(5~10g/m3),将多灰介质从阀门吹入流化床内,带尘的介质通过放在孔板上过滤介质(此过滤介质是用直径适当的沙子)过滤,粉尘留在过滤介质中,经过过滤的烟气通过阀门V4逸出,在阀门后的管道中预留一测量口,使用30nH型毕托管平行自动烟尘等速采样仪测量出口烟气的含尘浓度。根据入口气体的含尘浓度以及出口气体的含尘浓度,按以下公式可计算出除尘效率。

  其中,a为漏风系数;C2为出口含尘浓度,g/m3;C,为入口含尘浓度,g/m3.反吹流程为:关闭阀门VbV4,打开阀门V2,V3,在如图所示位置用鼓风机B2反吹,将过滤介质吹到近流化状态,原来被过滤介质捕捉的粉尘被气流带走。通过管道,在阀门处装个粉尘收集器(布袋),收集反吹出来的粉尘。

  1.3,在上述条件下,除尘刚开始阶段除尘效率低,但随着过滤粉尘的增加,除尘效率不断增加,当粉尘增加到一定阶段,除尘效率又逐渐降低。总体平均除尘效率达到98.5%以上,在情况最好的状况下除尘效率为99.64%,与同等除尘器相比,除尘性能较好。在除尘过程中除尘效率发生变化的原因是由于在开始阶段除尘颗粒之间存在着较大的间隙,空隙率较大,而粉尘颗粒粒径比滤料粒径小很多,此时不易发生碰撞、粘附,粉尘比较容易通过,故除尘效率相对较低;经一段时间过滤,此时截留效应起着主导作用,只要尘粒与其接触,就被保留在其上,该尘粒已被捕集下来。于是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捕捉作用,截留效应不断显著,故其除尘效率大大提高;再经一段时间的除尘,粉尘在颗粒间不断沉积,直到趋向填满的状态,此时截留效应效果明显降低,尘粒与捕尘面碰撞后,有可能被反弹而不能粘附于其上,也可能粘附后被其他力的作用或气流的冲刷而又重新返回气流,这时当含尘气体通过颗粒层时,有可能使原来残留在颗粒间隙的粉尘随着含尘气体一起带出,因而其效率反有所下降。

  中在过滤速度一定的情况下,压力降随过滤粉尘的增加而增加,但到一定阶段后,压力降的增加逐渐变小。笔者认为这是因为随过滤粉尘的增加,残留在颗粒层间隙中被捕捉的粉尘越来越多,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;当过滤粉尘将颗粒间隙填满达到饱和之后,流通截面已不会继续被堵,而粉尘的粘附力小,不会再继续堆集,当时的气流能量维持相对稳定的通道,处于一种平衡状态,因此压力降变化不明显。

  通过本实验可以得知,为得到较高的除尘效率,随积灰层的增加使固体颗粒间的缝隙逐渐变小而使除尘效率不断提高,压力降也不断增大,但到一定阶段后,除尘效率反而降低,压力降变化逐渐变小。因此通过本实验可以确定反吹周期。

  2.2除尘效率、压力差随滤层厚度的变化通过本实验,考察不同厚度过滤层对除尘效率以及压力差的影响。

  由和可知:随着过滤层厚度的增大,颗粒除尘器的除尘效率不断增大,从97/7%―直增加到99.5%以上;但当过滤层厚度达到一定厚度时,除尘效率的增加逐渐变缓。在过滤速度基本恒定的条件下,压力损失也随着过滤层厚度的增加而不断增加;而当除尘效率的增加并不显著时,阻力仍然急剧近于线形趋势增加。因此综合考虑除尘效率和阻力因素可以确定过滤床层的最佳过滤层厚度。

  2.3除尘效率、压力差随含尘气体速度的变化通过本实验,考察不同入口含尘气体速度对除尘效率以及压力差的影响。

  由和可知,随着入口风速的增大,除尘效率不断降低。由开始较缓慢降低逐渐到快速降低。这是由于风速提高,扩散、重力、截留等效应都有所降低,惯性效应虽然会提高,但惯性碰撞效应仅对大尘粒才有效,随着速度的快速增长,在高风速的情况下,大尘粒的反弹和二次冲刷也将加剧,因此除尘效率不断降低,以致后期大幅度降低,同时压力损失随着风速的增大而增大。但在过滤速度小于v2的时候,除尘效率随过滤速度的变化而变化的趋势较小,由此根据压力增长趋势可以确定最佳过滤速度。

  同时将与进行比较:在中,在床层厚度从增加到也的过程中,压力差从140Pa增加到350Pa,压力差随床层厚度增长而增长的趋势呈线形关系;在中,在过滤风速从v增长到的过程中,压力差从50Pa左右迅速增长到550Pa,压力差随过滤风速增加而增长的趋势呈抛物线关系。通过比较可知,压力差随床层厚度增长而增长的速率小于压力差随过滤风速增加而增长的速率。

  3结论(1)在优化组合配比下(考虑滤层、颗粒大小、入口气体速度等参数),固体颗粒除尘的除尘效率可高达99.7%以上。

  P)同时考虑除尘效率和压力损失二者关系,可得到固体颗粒床除尘器的反吹周期。

  固体颗粒床除尘的除尘效率、压力损失与过滤层厚度、进气速度等参数有关,二者相比较可以得知入口气体速度对除尘效率、压力损失的影响比过滤层厚度对之影响大。

  通过除尘效率、压力差随过滤层厚度变化实验可确定最佳过滤层厚度。

  固体颗粒床除尘器属于干法除尘。它结构新颖,性能先进,维护方便,取材容易,是一种新型的颗粒层除尘器;使用时无二次污染,耐高温,是城市及水源紧缺等地区高温作业工厂较为理想的除尘设备。

脚注信息
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