脱汞用活性焦颗粒在袋式除尘器内沉积特性研究

发布时间：2017-04-30 21:08

  本文关键词：脱汞用活性焦颗粒在袋式除尘器内沉积特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汞污染物具有生理毒性,能在生物体内以及食物链中累积,所以人们对汞污染控制的关注程度越来越高。单质汞由于其独特的理化性质,使得燃煤烟气中Hg0去除成为了控制燃煤汞排放的重点和难点。在美国和加拿大等国家基于除尘装置的吸附剂喷射脱汞(ACI)的技术在电厂的应用已比较普遍。然而在袋式除尘器内经常存在气固两相流场分布均匀性弱及布袋上吸附剂层厚度不均匀等现象,这些问题不仅影响到烟气中汞的脱除效率,同时还直接影响到烟气中粉尘的净化效率和除尘器系统的能耗。本文运用离散相模型模拟了活性焦喷入袋式除尘器脱汞过程中,除尘器内气固两相流动特性,分析了不同工况条件下气固两相的均匀性,通过添加导流板对除尘器内颗粒均匀性进行了优化,并对除尘器过滤压降进行了计算与分析,为提高袋式除尘器脱汞效率和降低除尘器过滤阻力提供技术支持,具有一定的工程意义。首先通过数值模拟和实验对比的方法,验证了离散相模型(DPM)方法的可行性。通过建立与文献中实验模型相一致的物理模型,运用离散相模型(DPM)方法进行数值模拟,得到的结论与文献中的实验结果符合的很好,从而验证了离散相模型(DPM)方法适用于本研究对象。其次模拟了烟气不同进口速度,不同活性焦颗粒粒径,不同布袋渗透率等条件下袋式除尘器内气流分布和活性焦颗粒运动轨迹。通过分析吸附剂颗粒轨迹和滤袋表面颗粒沉积率得到各参数对吸附剂在滤袋表面分布均匀性的影响。模拟结果表明:在活性焦颗粒在除尘器内部分布均匀性不够理想,在除尘器内靠近壁面附近滤袋颗粒沉积分布较稠密,远离除尘壁面的滤袋颗粒沉积相对稀疏。模拟结果还得出在不影响袋式除尘器除尘效果前提下增大进口烟气流速、减小吸附剂颗粒粒径、增大布袋渗透率能使吸附剂在袋式除尘器内沉积更加均匀。通过分析原除尘器速度场和压力场云图,得出流气固两相场分布不均匀问题,经过不断模拟分析,提出添加复合导流板加以改善原除尘器流场分布不均匀问题。通过对改进前后除尘器的压力场、速度场和颗粒运动轨迹对比分析,得出本文采用的新型混合式导流板对布袋除尘器内活性焦颗粒有较好的均布效果,活性焦颗粒在除尘器内沉积更加均匀。最后还对针对滤袋表面活性焦层在沿滤袋竖直方向分布不均匀的特点,在总结前人一维压降模型的基础上,分析总结了过滤压降随吸附剂层沿竖直方向厚度变化的二维压降模型。还对无交互作用下过滤压降的影响因素进行了正交试验设计,计算和分析了过滤风速、滤袋渗透率、吸附颗粒粒径、滤袋直径等对过滤压降的影响。
【关键词】：活性焦颗粒 沉积特性 过滤压降 数值模拟
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X701.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 燃煤烟气中汞污染12-13
• 1.1.2 汞的排放标准13-15
• 1.2 吸附剂喷射脱汞15-19
• 1.2.1 吸附剂喷射脱汞工艺方法15-18
• 1.2.2 吸附剂喷射脱汞研究现状18-19
• 1.3 袋式除尘器内气固两相均匀性研究现状19-21
• 1.3.1 滤袋排列方式与滤袋形状19-20
• 1.3.2 进风方式20
• 1.3.3 过滤风速20
• 1.3.4 滤袋渗透率20-21
• 1.3.5 导流板21
• 1.4 本文研究意义及主要内容21-23
• 第二章 数值模拟方法和模型确定23-36
• 2.1 气相模拟模型23-24
• 2.2 湍流模型的选取24-27
• 2.2.1 流动状态确定24-25
• 2.2.2 湍流模型选取25-27
• 2.3 颗粒相模拟模型27-28
• 2.4 颗粒相运动方程及受力分析28-32
• 2.4.1 颗粒受力分析29-31
• 2.4.2 颗粒所受各力的比较31-32
• 2.5 数值模拟方法的选取32-33
• 2.5.1 数值模拟求解过程32
• 2.5.2 流场计算迭代解法及边界条件定义32-33
• 2.6 拉格朗日离散相模型（DPM）33-35
• 2.6.1 DPM的适用性33-34
• 2.6.2 DPM方法验证34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第三章 活性焦颗粒运动轨迹及其沉积特性数值模拟36-57
• 3.1 模型的建立36-41
• 3.1.0 模拟对象的简化和假设37-38
• 3.1.1 模型建立38-39
• 3.1.2 网格划分39-40
• 3.1.3 边界条件40
• 3.1.4 计算结果收敛的判定依据40-41
• 3.2 气相流场分析41-46
• 3.2.1 速度场分析42-44
• 3.2.2 压力场分析44-46
• 3.3 气固两相数值模拟46-53
• 3.3.1 颗粒悬浮速度47-50
• 3.3.2 颗粒运动轨迹分析50-53
• 3.4 活性焦颗粒在滤袋上的沉积特性53-55
• 3.4.1 不同布袋渗透率条件下的活性焦颗粒沉积率53-54
• 3.4.2 不同颗粒粒径条件下的活性焦颗粒沉积率54-55
• 3.4.3 不同进口速度条件下的活性焦颗粒沉积率55
• 3.5 本章小结55-57
• 第四章 除尘器结构优化对活性焦颗粒沉积特性影响的研究57-68
• 4.1 袋式除尘器结构优化设计57-59
• 4.2 除尘器优化前后流场对比分析59-65
• 4.2.1 除尘器优化前后速度场、压力场和流线图比较59-60
• 4.2.2 袋式除尘器气流分布均匀性评价60-62
• 4.2.3 除尘器优化前后气流上升速度对比分析62-65
• 4.3 除尘器结构优化颗粒运动轨迹与沉积率分析65-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第五章 活性焦颗粒沉积对袋式除尘器过滤压降影响研究68-77
• 5.1 一维压降模型分析68-70
• 5.2 二维压降模型分析70-73
• 5.2.1 过滤压降等式70-72
• 5.2.2 质量守恒等式72-73
• 5.3 无交互作用下过滤压降影响因素分析73-76
• 5.3.1 压降计算模型与边界条件73
• 5.3.2 正交试验设计73-74
• 5.3.3 结果分析与讨论74-76
• 5.4 小结76-77
• 第六章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77
• 6.2 创新点77-78
• 6.3 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间研究成果83-84
• 致谢84

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