以針對(duì)煤化工氣化爐出口粗煤氣脫灰問(wèn)題所開(kāi)發(fā)的新型文丘里-環(huán)流洗滌塔組合凈化技術(shù)為研究背景,采用實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)關(guān)鍵設(shè)備文丘里洗滌器的水力學(xué)特性和煤灰洗滌性能開(kāi)展了系統(tǒng)研究。首先使用掃描電鏡(SEM)和Matersizer2000型激光粒度儀獲得了原料煤灰顆粒的表面性狀和粒徑分布,0~50μm占總顆粒質(zhì)量的80.8%,分析了各段粒徑范圍的主要成分。基于氣液相界面的固體粉塵捕集理論和微米級(jí)含塵液滴的分離特點(diǎn),討論了低粒徑顆粒與空氣的跟隨性。分析了傳統(tǒng)文丘里—鼓泡床水洗對(duì)低粒徑范圍顆粒的捕集難度,提出了文丘里強(qiáng)化捕集與環(huán)流水洗強(qiáng)化分離相組合的脫灰機(jī)理。在文丘里洗滌器氣液兩相水力學(xué)特性實(shí)驗(yàn)中,考察了洗滌器內(nèi)的兩相流型、操作氣速、液量和喉管長(zhǎng)度對(duì)壓降及其分布的影響。由結(jié)果可知,實(shí)驗(yàn)條件下文丘里洗滌器內(nèi)流型為環(huán)狀流和彈狀流,喉管氣速為75m/s~85m/s,喉管長(zhǎng)度、液量對(duì)壓降影響顯著。此外,還進(jìn)行了CFD模擬,模擬結(jié)果與水力學(xué)數(shù)據(jù)基本吻合,模擬發(fā)現(xiàn)文丘里洗滌器喉管段存在不穩(wěn)定和穩(wěn)定階段,喉管長(zhǎng)度75mm的文丘里管的適宜喉管氣速為65m/s~90m/s,最優(yōu)擴(kuò)張角度為7°,建立了單相壓降計(jì)算模型,模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合良好。在水力學(xué)實(shí)驗(yàn)和CFD模擬的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了氣液固三相煤氣脫灰洗滌實(shí)驗(yàn),考察了操作氣速、液量和液氣比對(duì)煤灰顆�？傁礈煨实挠绊憽？傁礈煨孰S著操作氣速的增加而增大,在高氣速下趨近于定值;隨著操作液量的增加呈線性增大。實(shí)驗(yàn)條件下,洗滌器的最佳洗滌工況為喉管氣速130m/s,操作液量1500L/h,喉管長(zhǎng)度100mm,總脫除率可達(dá)99.99998%,遠(yuǎn)高于工業(yè)要求。此外,還考察了各種操作氣速和液量下的出口凈化氣含塵粒徑分布及粒級(jí)洗滌效率,并分析了不同粒級(jí)效率的主要影響因素。150μm~200μm粒級(jí)效率降低主要由多孔玻璃體多孔隙不易被潤(rùn)濕所致,25μm~40μm粒級(jí)效率受燒失量影響顯著,1μm~3μm粒級(jí)效率降低主要由于顆粒過(guò)小,顆粒表面被氣膜包裹致潤(rùn)濕性下降。
【學(xué)位單位】：中國(guó)石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：TQ545
【部分圖文】：

圖 1.1 R.C.Flagen 燃煤飛灰形成過(guò)程模型Fig. 1.1 Coal ash forming process by R.C.Flagenyne 等[3]提出燃煤過(guò)程中的不同粒徑飛灰的生成機(jī)理。其認(rèn)為煤灰級(jí)（0.1μm< Dp<1μm）和超微米顆粒。亞微米級(jí)顆粒是由煤粉揮發(fā)，并當(dāng)溫度降低后冷凝而成。而超微米級(jí)顆粒是由煤炭燃礦物質(zhì)積累形成，如圖 1.2。其模型提出了礦物質(zhì)冷凝作用對(duì)顆人多次證明了冷凝作用對(duì)于煤氣化飛灰形成的特殊性和重要性。

圖 1.1 R.C.Flagen 燃煤飛灰形成過(guò)程模型Fig. 1.1 Coal ash forming process by R.C.FlagenWayne 等[3]提出燃煤過(guò)程中的不同粒徑飛灰的生成機(jī)理。其認(rèn)為煤灰顆粒可亞微米級(jí)（0.1μm< Dp<1μm）和超微米顆粒。亞微米級(jí)顆粒是由煤粉內(nèi)外礦在高溫?fù)]發(fā)，并當(dāng)溫度降低后冷凝而成。而超微米級(jí)顆粒是由煤炭燃燒體積減少，礦物質(zhì)積累形成，如圖 1.2。其模型提出了礦物質(zhì)冷凝作用對(duì)顆粒形成響，后人多次證明了冷凝作用對(duì)于煤氣化飛灰形成的特殊性和重要性。

表 1.6 工業(yè)常用濕式除塵設(shè)備Table 1.6 Industrial wet scrubber devices list型 洗滌器名稱氣液相對(duì)速度（m/s）液氣比（L/m3）dc50（μm）壓降（KPa）能耗（MJ/1氣相 觸型噴淋塔 1 0.05~10 ≥1.1 0.2~2 0.36~4.3 0噴射洗滌器 15~25 5~25 0.6~0.9 — 0 離心噴淋洗滌器 25~30 0.8~3.5 0.4~0.6 0.4~1 0.72~1.8 7接觸型 文丘里管洗滌器 40~150 0.5~5 0.1~0.4 3~20 5.4~25.2 0觸型 泡沫洗滌器 13~19 0.4~0.5 — 0.6~0.8 — 觸型 填料塔 — — — — — 型 沖擊洗滌器 8~15 — 0.7~1 1.8~2.8 3.6~4.32 止目前，煤氣化工藝所匹配的粗煤氣除塵工藝主要有四種除塵工藝圖 1.3 所示，分別是：U-GAS 多級(jí)旋風(fēng)分離煤氣凈化工藝、GE（T塔工藝、Shell 干式過(guò)濾洗滌工藝和 OMB 混合分離工藝。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 曹睿;文丘里—環(huán)流洗滌煤氣除塵組合工藝和機(jī)理研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2018年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 林少寧;文丘里洗滌器-環(huán)流水洗塔組合除塵工藝研究[D];中國(guó)石油大學(xué)（北京）;2017年

本文編號(hào)：2826728