固閥洗滌塔對煤氣化飛灰的洗滌特性及機(jī)理研究

【摘要】：以多噴嘴對置式氣流床氣化技術(shù)為研究背景,合成氣初步凈化工藝中的關(guān)鍵設(shè)備-洗滌塔為研究對象,采用實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對固閥塔板上的多相流動、洗滌特性及洗滌機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下： 1.利用電導(dǎo)探針從單孔固閥塔板鼓泡入手,重點研究了單孔和多孔固閥塔板上氣液兩相流動情況,得出固閥塔板軸向高度上氣液界面參數(shù)-局部氣含率、氣泡速度、氣液比表面積及氣泡尺寸統(tǒng)計規(guī)律。 2.通過實驗研究洗滌塔內(nèi)氣體流量、液體流量、顆粒粒徑、顆粒濃度以及塔板數(shù)對洗滌效率的影響,發(fā)現(xiàn)15μm以上飛灰顆粒洗滌效率幾乎為100%；3-15μm的飛灰顆粒,洗滌效率均隨著氣體流量的增加而增加；1μm以下飛灰顆粒隨氣體流量的增加洗滌效率逐漸降低。不同粒徑飛灰顆粒的洗滌效率均隨液體流量的增加而增加。隨著氣相中顆粒濃度的增加,5μm以上飛灰顆粒的洗滌效率會略有增加,3-5μm之間飛灰顆粒的洗滌效率受顆粒濃度影響不大,3μm以下顆粒隨飛灰濃度的增加,洗滌效率顯著降低。綜合分析固閥塔板上氣泡流體力學(xué)、系統(tǒng)特性及操作變量對洗滌效率的影響,根據(jù)固閥塔板上飛灰質(zhì)量守恒原則提出預(yù)測固閥洗滌塔的洗滌效率模型： 3.通過矩估計方法對固閥塔板上洗滌除塵過程進(jìn)行了深入研究,分析了氣液流動特性對洗滌效率的影響、飛灰顆粒在洗滌過程中的粒徑分布特性及顆粒潤濕性對洗滌效率的影響。發(fā)現(xiàn)飛灰顆粒穿過塔板上密集鼓泡層的過程中,飛灰顆粒的幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差逐漸降低；擴(kuò)散作用主導(dǎo)區(qū)域下的飛灰顆粒其幾何平均粒徑逐漸增加,慣性撞擊占主導(dǎo)作用下的飛灰顆粒,其幾何平均粒徑迅速下降；但處于擴(kuò)散作用向慣性撞擊作用過渡區(qū)的飛灰顆粒,其幾何平均粒徑幾乎沒有變化。氣泡速度,氣泡尺寸和氣含率等氣液界面參數(shù)對固閥塔板的洗滌效率有較大影響。隨氣泡尺寸的降低和氣含率的增加,各粒度級飛灰顆粒洗滌效率均明顯提高；隨氣泡速度的增加,擴(kuò)散作用占主區(qū)域下的飛灰顆粒其洗滌效率逐漸降低,但慣性撞擊占主導(dǎo)作用下的飛灰顆粒其洗滌效率逐漸增加。 4.對固閥塔板上泡沫層中飛灰顆粒濃度分布及塔板上方分離空間顆粒夾帶速率進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)塔板上泡沫層內(nèi)懸浮顆粒濃度與泡沫層高度、顆粒粒徑及氣液流量等因素有關(guān)。對于給定的表觀氣速和泡沫層高度,懸浮顆粒百分含量與顆粒粒徑成反比,但受灰水濃度影響不大。泡沫層上方顆粒夾帶速率受板間距、表觀氣速和泡沫層表面顆粒濃度影響較大。隨氣體流量增加或泡沫層表面顆粒濃度增大,顆粒夾帶量會增加；隨泡沫層高度增加,顆粒夾帶量減少。泡沫層表而顆粒濃度隨著表觀氣速的增加和溢流堰高度的降低而增大。通過對飛灰顆粒在氣泡尾渦內(nèi)的受力分析,建立了泡沫層內(nèi)飛灰顆粒濃度分布模型,并且結(jié)合塔板上方分離空間的霧沫火帶速率,建立了固閥塔板上顆?；饚俾誓Ｐ?。 【關(guān)鍵詞】：煤氣化 洗滌塔 飛灰 洗滌效率 固閥塔板
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ546.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 符號說明12-15
• 第1章 緒論15-20
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 合成氣初步凈化16-18
• 1.2.1 合成氣初步凈化的意義16
• 1.2.2 合成氣初步凈化過程16-18
• 1.3 研究內(nèi)容18-19
• 1.4 創(chuàng)新點19-20
• 第2章 文獻(xiàn)綜述20-37
• 2.1 煤氣化飛灰顆粒物20-23
• 2.1.1 煤中礦物質(zhì)的空間分布及其轉(zhuǎn)化機(jī)理20-21
• 2.1.2 亞微米顆粒的形成21-22
• 2.1.3 殘灰顆粒的形成22-23
• 2.2 煤氣化飛灰顆粒物的脫除與控制23-25
• 2.2.1 干法除塵23-24
• 2.2.2 濕法除塵24-25
• 2.3 板式塔除塵機(jī)理及應(yīng)用現(xiàn)狀25-36
• 2.3.1 板式洗滌塔概述25-28
• 2.3.2 板式塔除塵機(jī)理28-33
• 2.3.3 板式洗滌塔應(yīng)用現(xiàn)狀33-36
• 2.4 綜述小結(jié)36-37
• 第3章 固閥塔板上局部氣液流動特性研究37-65
• 3.1 引言37
• 3.2 實驗部分37-41
• 3.2.1 實驗設(shè)備及流程37-39
• 3.2.2 測量原理39
• 3.2.3 探針的設(shè)計與信號處理39-41
• 3.3 單孔固閥塔板實驗41-47
• 3.3.1 實驗條件41-42
• 3.3.2 結(jié)果與討論42-47
• 3.4 多孔固閥塔板實驗47-64
• 3.4.1 實驗條件47-48
• 3.4.2 結(jié)果與討論48-64
• 3.4.2.1 固閥塔板上氣泡聚并、破碎過程48-50
• 3.4.2.2 多孔固閥塔板上氣液兩相流動特性50-64
• 3.5 本章小結(jié)64-65
• 第4章 固閥塔板洗滌效率試驗研究及預(yù)測65-88
• 4.1 引言65-67
• 4.2 實驗部分67-71
• 4.2.1 實驗材料67-69
• 4.2.2 實驗流程與實驗裝置69-71
• 4.2.3 采樣系統(tǒng)及洗滌效率計算方法71
• 4.3 結(jié)果與討論71-77
• 4.3.1 固閥塔扳洗滌前后飛灰粒度分布的變化71-72
• 4.3.2 氣體流量對不同粒徑飛灰洗滌效率的影響72-73
• 4.3.3 液體流量對不同粒徑飛灰洗滌效率的影響73-74
• 4.3.4 飛灰濃度對洗滌效率的影響74
• 4.3.5 顆粒粒徑對洗滌效率的影響74-75
• 4.3.6 塔板層數(shù)對洗滌效率的影響75-76
• 4.3.7 固閥塔板的洗滌效率經(jīng)驗式76-77
• 4.4 固閥洗滌塔洗滌效率理論模型77-83
• 4.4.1 基本假設(shè)77
• 4.4.2 質(zhì)量平衡方程77-78
• 4.4.3 單個氣泡內(nèi)飛灰的洗滌效率78-81
• 4.4.4 氣泡流體力學(xué)參數(shù)81-83
• 4.5 洗滌效率模型的驗證83-87
• 4.6 本章小結(jié)87-88
• 第5章 固閥塔板洗滌除塵歷程的矩估計分析88-102
• 5.1 引言88
• 5.2 固閥塔板洗滌效率理論模型與矩估計法88-95
• 5.2.1 固閥洗滌塔洗滌除塵機(jī)理89-92
• 5.2.2 固閥塔板上氣液流動特性參數(shù)92
• 5.2.3 矩估計法92-95
• 5.3 結(jié)果與討論95-101
• 5.3.1 氣液流動特性對洗滌效率的影響95-98
• 5.3.2 逃逸飛灰顆粒粒徑分布特性98-101
• 5.4 本章小結(jié)101-102
• 第6章 塔板上顆粒夾帶速率及其對洗滌效率的影響102-120
• 6.1 引言102-104
• 6.2 顆粒夾帶速率理論模型104-108
• 6.3 實驗部分108-110
• 6.3.1 實驗裝置與流程108-109
• 6.3.2 實驗介質(zhì)109
• 6.3.3 采樣方法109-110
• 6.4 結(jié)果與討論110-119
• 6.4.1 固閥塔板上的霧沫夾帶110-113
• 6.4.2 顆粒在塔板上泡沫層內(nèi)的軸向分布113-116
• 6.4.3 塔板上方分離空間的顆粒夾帶116-118
• 6.4.4 顆粒夾帶對洗滌效率的影響118-119
• 6.5 本章小結(jié)119-120
• 第7章 全文總結(jié)與展望120-122
• 7.1 總結(jié)120-121
• 7.2 展望121-122
• 參考文獻(xiàn)122-131
• 致謝131-132
• 附錄 博士期間發(fā)表的論文132

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