机械 模具 夹具 数控 车床 工艺 液压 汽车 电机 升降台 控制 Proe CAD 建模 减速器 机械手 齿轮 故障 诊断 自动化 电气 监控 组态 电源 发电 水电 电站 单片机 PLC MATLAB 路径 计算机 Android Linux 电子 通信 管理系统 网站 ASP JSP PHP Java Asp.net 论坛 进销存 图书 考试 Web 购物 点餐 交易 平台 网络规划 配置 C++ C# 土木 建筑 施工 结构 框架 桥梁 水利 公路 隧道 造价 给水 教学楼 办公楼 水库 重力坝 化工 合成 工段 物流 仓储 包装 开题 任务书 外文 文献 翻译 答辩 格式 课程
 首 页 机械毕业设计 电子电气毕业设计 计算机毕业设计 土木工程毕业设计 视觉传达毕业设计 免费毕业设计 毕业设计资料 毕业论文范文 代做毕业设计流程 
垫片
您现在所在的位置:首页 >>毕业论文范文 >> 文章内容
垫片
   代做毕业设计,代做毕业论文请:点击这里给我发消息   914298682   
吸风装置实验平台搭建与实验研究硕士毕业论文
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:毕业设计网站   发布时间:2018-10-09 10:16:19   阅读:102
D.LeithW.Licht提出的边界层分离理论与实际情况较为符合,得到广泛认可[6]

旋风分离器内气流主要流动概况如图1.3(a),气流在旋风舱内部运动情况可分为两个阶段。首先,自圆柱体旋转向下形成外涡旋,下降过程中随锥体部分的收缩,气流旋转半径逐渐减小,这一过程中其切向速度持续变大其次,当气流到达椎体下部某一位置时,以同样的旋转方式反转向上,形成内涡旋气流[7]

 

1.3旋风分离器内部流线

根据旋风除尘器内部实测流线,其内部还存在着局部紊流,如图1.3b),这些二次流的存在是影响除尘器分离性能的主要因素[6]

a)纵向环流。旋风分离器顶盖下部存在一个边界层,其静压变化与强旋流相比较为平缓。气流由外侧流向内侧过程中,遇到出口管壁转而向下并沿着外壁持续下行进入出气管。受这种现象的影响,部分浓集在分离器壁处的细微尘粒被夹带至顶盖处形成上灰环,并不时从出气管逃逸,降低除尘效率。

b)短路流。在出气管下端附近受较快径向流和下行流的共同作用,造成部分尘粒被夹带至出气管,严重影响除尘效率。

c)偏流。偏流存在于下部排灰口附近,一部分外涡旋下行气流会进入灰斗,由于灰斗体积大于排灰管并且受到灰斗壁摩擦力等作用,旋转速度变小而后折返向上以较高的速度进入内涡,过程中发生剧烈的动量波动和湍流能量耗散,造成此处内涡旋不稳定。除此之外,由于排气管和圆锥体的轴线位置存在一定偏差导致内涡流中心和椎体几何中心不重合,产生强烈波动。椎体下部出现摆尾现象,表现为涡旋气流在椎体下部出现周期性摆动,由此产生的偏心流造成沉积在近壁面处尘粒重新扬起并伴随内涡旋转向上从出气口逃逸。

旋风分离器内部流场分布情况如图1.4,不难看出静压和全压随分离器半径减小而降低,在轴心位置为负值。据有关研究学者的实测数据显示,二者大小与垂直轴间的位置无关,其值为定值并且入口速度越大、中心管径越小、压差增大越明显。旋风分离器压力分布规律会对颗粒分级去除效率产生直接影响,压差的大小又是影响风机能耗的主要因素[89]

旋风分离器工作过程主要为基于离心力作用产生内、外两个涡旋,由于实际气体具有粘性,因此粉尘颗粒与高速旋转的气流之间难以避免会存在摩擦损失,所以外涡旋又被称为准自由涡旋,内涡旋和刚体转动相类似又被称为强制涡旋。通过图1.4可以看出切向速度在分离器内部两个区域分布规律是不一致的。在准自由涡区即外涡,分布规律如式(1-1)

                                  1-1

    (1-1)中,Vt为切向速度,r为旋转半径,n为速度分布指数,一般取值在0.5~0.9之间。影响n值的因素较为复杂,与雷诺数Re及排气管直径等有关。在强制涡区即内涡,切向速度与旋转半径关系可表示为:

                                     1-2

(1-2),W即为流体角速度[1011]。综上所述,切向速度分布情况为同一横截面由器壁到轴心处先增大后减小,实验表明切向速度在(0.6-1)Dp即内外涡交界面处达到最大值,Dp为排气管直径。

1.4旋风分离器内部流场

在分离器内部径向速度远远小于切向速度,根据Ter Linden测量结果,径向速度在整个空间分布较为均匀,可被视为外涡旋气流均匀的通过交界面进入内涡。平均径向速度可表示为(1-3)

                                       1-3

    (1-3)中:Q为分离器处理流量;r为任意处半径;Hr处的假想圆柱高。根据刘绮年、谭天佑等[12]的研究数据,Vr在大部分区域内是向心的,其数值远远小于Vt

    分离器内部还存在着分布较为复杂的轴向速度,轴向速度将气流分为外侧下行流和内侧上行流。在椎体位置,过大的轴向速度会造成即将落入灰斗的部分颗粒随气流旋转向上,不利于分离。

    3)旋风分离器研究进展

    自旋风分离器问世并投入到工业除尘领域,国内外学者作了大量研究,使装置分离性能得到不断提升。近年来,对旋风分离器的研究工作主要集中在通过改进其机械结构及与其它除尘机理相结合两个方面以期进一步提高其分离性能。

    西安冶金建筑学院对CZT型分离器进口影响进行试验,验证了蜗壳式入口比切线式入口分离效率高5%。赵冰涛等对蜗壳式入口提出进一步改进,采用双进口回转通道的形式,并通过实验不断优化回转角度,改进后效率提高3.95%[13]K.ElsayedC.Lacor通过模拟分离器内部流场确定入口最佳长宽尺寸比在0.5-0.7之间[l4]2001年,B.R.Xiang等通过研究椎体尺寸对分离效率的影响从理论上证明了当分离器椎体下部缩小时,粉尘去除效率有所提高[15]。浙江大学、华中科技大学提出一种下排气式旋风除尘器,在循环床锅炉尾气处理中得到广泛应用[16]KecheHoffmann是最早对旋风分离器排尘口改进的研究学者,提出一种在排尘口下部增设一直管结构,钱付平通过对这类分离器进行模拟研究证明排尘口加直管能取得良好效果[17]1992年,李建隆、张海跃等研发了一种环流式除尘器,王伟文等通过实验得到结论:该类除尘器要比通用型装置粉尘去除效率高出近20% 0 2004年曾武兰、王立新等对环流式除尘器作出改进,进一步提高了装置的分离性能[18]。同年,江南大学陈宏基等基于一种匀流程思想设计制造出RC型旋风分离器并通过数值模拟和简易实验证明这种改进是成功的[19]2013年,Arkadiusz Kepa对大尺寸旋风除尘器结构优化做出重要贡献[20]。中国石油大学对一种PV型旋风分离器做过一系列研究提高了其对高温高压的承受能力[21]

    随着国家近年来对于亚微米级细颗粒物的重视,不断提高排放要求,研究发现仅仅对旋风分离器进行结构、尺寸上的优化设计难以使除尘效率有大层次的提升。因此,研究人员开始尝试在装置内部附加部件以期提升分离效率方面进行探索[22]Chmielniak等人在旋风除尘器内部加入一动态转子,也称为动态旋风分离器,增强了其对细微颗粒的去除效果[23]。之后JiaoBrouwers等人相继对动态旋风分离器做过研究改进,进一步提升其分离性能[24]。国内科研机构如中国石油大学、大连理工大学、山东大学等对动态旋风分离器的研究也做出过重要贡献,通过对装置内部流场分析,优化尺寸结构提高了其对细颗粒的分离效果[2225]。青岛科技大学首次从切断粉尘颗粒逃逸路径出发,研发改进环流式旋风除尘器,进一步提高了旋风分离器对亚微米级颗粒的去除效率[26]

    在常规旋风除尘设备内部添加额外附件的方式打破了其无法分离5um以下细颗粒的传统限制,是未来旋风除尘设备的主要发展方向。在此基础上,也有不少学者提出与静电、过滤等不同的除尘机理相结合,使旋风分离装置得到更加广泛的推广。论文所介绍的旋风一布袋吸风装置正是基于这种理念提出的。

1.3旋风一布袋吸风装置结构及工作原理

    吸风装置结构如图1.5,以旋风分离器为母体,包括进气口、排气口、旋风舱、布袋及灰斗。灰斗上方螺旋排尘阀的设计保证装置气密性,整体为一种内嵌式结构,布袋设置在排气口下方通过固定环及支撑杆竖直固定在整个旋风舱内,采用一种新型耐高温过滤材料一覆膜玻纤滤布,纤维直径小于6um,孔隙率高达80%,具有过滤阻力小,耐高温、过滤速度高等优点[2728]。根据新型除尘器结构特点,清灰选用电磁振打,根据运行工况采用定时或定压差的清灰方式并合理设计清灰频率。装置外侧安装有支撑架及配套风机,风机通过进气管道与除尘器进气口相连,含尘烟气通过进气管道进入除尘室分离,干净气体通过排气口排气管道排放到大气中。

1.5吸风装置装置结构

    1.6吸风装置三维结构剖视,工作时,含尘烟气由引风机通过进气管道引入旋风舱,气流具有较大切向速度产生一个很强的离心力,大部分粒径较大颗粒在离心力作用下被甩向壁面并与之发生碰撞,惯性力消失,滑落至旋风舱下部也有部分尘粒随外涡气流旋转向下被分离下来,含尘烟气完成一级除尘,减轻了后级布袋的除尘负荷。旋风无法去除的小粒径颗粒及被二次流夹带的颗粒在径向速度驱使下在由外涡进入内涡过程中受到布袋阻隔,被布袋捕集下来。被分离到装置下部的粉尘通过螺旋排尘阀排入灰斗,干净的气流穿过布袋由排气口排出。装置通过机械振动完成定时/定压差清灰,此外除尘器进、出口设置有采压管可以实时采集内部压力信息对除尘器运行状况进行在线监控,随时调整进气性能及清灰频率的变化以适应复杂工况下的运行要求。吸风装置样机如图1.7

 

 

1.6吸风装置三维结构剖视      1.7吸风装置样机

1.4论文主要研究内容

    新型吸风装置利用旋风除尘占地面积小、维护费用低、对大颗粒有较高去除效率等特点,同时兼顾过滤除尘对于小粒径颗粒优良的捕集效果。通过旋风除尘去除掉大颗粒,无法去除的小颗粒最终被布袋捕集,优势互补。

    吸风装置除尘效果受多种因素的影响,根据装置结构特点,进气性能是影响装置性能的重要因素,较低进气性能下,不能充分发挥旋风对大颗粒的分离作用,布袋除尘负荷较高,更换周期短,这与设计理念不符进气性能过高,则会加大装置的阻力损失,产生较高的运行能耗,造成部件磨损。进气性能主要反映的是进气量的大小,由于复杂生产工况下烟尘浓度的多变性对装置的烟尘处理量提出一定要求,因此,必须对装置进气性能进行合理调节。吸风装置除尘过程中进气性能与烟尘适宜处理量之间的不平衡关系集中体现在装置运行时的阻力变化,实际运行证明,要想保证除尘效果,装置运行阻力应维持在一定范围内,因此提出一种通过测试进气性能的方式将装置进出口压差维持在一定范围内,并采用一种智能测试算法使压差波动较为平缓。

    布袋的使用寿命是影响装置运行经济性的一个重要方面,根据装置运行阻力的实时变化,合理调整进气性能,调节旋风布袋两部分在不同工况下的除尘负荷,也有利于进一步发挥装置的技术优势,避免布袋部分长时间高负荷运行,延长滤袋更换周期,降低维护成本。

    基于以上分析,论文首先针对新型吸风装置设计一种自适应性能测试系统实现对装置进出口压差的调节通过CFD流体分析软件FLUENT对装置运行时流场变化进行模拟研究,重点分析了不同进气性能对压力场、速度场的影响证明系统的合理性和可行性,并进一步研究当进气性能变化时流场中粉尘颗粒运动行为,探究吸风装置在不同进气性能下对粉尘颗粒的分级去除能力,获得对系统运行状况较为直观的认识在此基础之上,介绍软、硬件设计,搭建实验平台,探究吸风装置性能测试系统高效性和稳定性。

1.5论文组织结构

    第一章,首先介绍当今阶段除尘器的研究概况,对前人工作经验进行分析总结,提出一种旋风一布袋吸风装置,介绍其结构特点及工作原理。

    第二章,针对吸风装置结构特征结合除尘工况复杂多变造成除尘系统的时变性、非线性等特点,提出测试要求,设计性能测试系统,基于变频调速节能技术对装置运行进出口压差进行调节,使系统能够在复杂多变的工况条件下始终保持稳定运行建立系统近似数学模型,通过MATLAB仿真,选择最优的测试方法。

    第三章,采用CFD流体分析软件对装置进行流场模拟研究,重点考察了不同入口性能对压力场、速度场的影响,研究性能测试系统合理性及可行性在此基础之上对离散相轨迹进行模拟计算,初步探究在不同入口性能下尘粒的运动情况及装置对尘粒的分级处理能力。

    第四章,针对性能测试系统进行硬件配置及主测试电路设计,软件部分重点介绍测试器的PLC程序实现方法及上位机部分功能。

    第五章,搭建实验平台对装置除尘效率进行研究,考察入口性能对装置全效率及分级效率的影响,研究系统的分级处理性能同时,验证系统稳定性。

    第六章,对论文的研究工作进行总结并指出不足和未来的研究方向。

2 吸风装置性能测试系统设计

2.1调速节能技术

2.1.1调速节能原理

2.1.2测试方案选择

2.2性能测试系统设计

2.2.1系统整体结构

2.2.2系统工作原理

2.3性能测试系统测试策略研究

2.3.1系统测试目标

2.3.2测试策略选择

2.3.3性能测试系统模糊一PID测试器设计

2.3.4性能测试系统测试算法仿真

2.3.5仿真结果分析

2.4本章小结

3 吸风装置性能测试系统流场模拟分析

3.1 CFD技术

3.2流场模拟方法研究

3.2.1测试方程

3.2.2连续相流场模拟方法

3.2.3离散相流场模拟方法

3.3吸风装置性能测试系统CFD数值计算分析

3.3.1物理模型网格划分

3.3.2边界条件设定

3.3.3求解过程和收敛判断

3.4压力场模拟与分析

3.4.1吸风装置压力场分布

3.4.2入口性能对压力场的影响

3.5速度场模拟与分析

3.5.1吸风装置速度场分布

3.5.2入口性能对速度场的影响

3.6气一固两相流数值模拟与分析

3.6.1颗粒相参数设置

3.6.2不同入口性能下颗粒运动轨迹

3.7本章小结

4 吸风装置性能测试系统硬件与软件设计

4.1性能测试系统硬件配置及电路设计

4.1.1核心处理模块

4.1.2模拟量检测模块

4.1.3风机与变频器选型

4.1.4性能测试系统电路设计

4.1. 5 I/O口配置研究

4.2性能测试系统软件设计

4.2.1程序开发环境

4.2.2性能测试系统运行主程序

4.2.3性能测试系统模糊一PID算法子程序设计

4.2.4上位机界面设计

4.3本章小结

5 吸风装置性能测试系统分离性能实验研究

5.1实验材料选择

5.2实验系统组成

5.3实验方法.

5.4实验结果分析

5.4.1入口性能吸风装置全效率的影响

5.4.2入口性能吸风装置粒级效率的影响

5.5系统稳定性研究

5.6本章小结

6 总结与展望

6.1工作总结

6.2未来展望

 参考文献

[1]中华人民共和国环境保护部.2014年全国环境统计公报[R].北京2014.

[2]中国气象局.霆的观测和预报等级[S],中华人民共和国气象行业标准(QX/T113-2010).北京2010.

[3]张殿印,王纯.除尘工程设计手册[M].北京化学工业出版社,20106.

[4]中国环境保护产业协会袋式除尘委员会.我国袋式除尘行业2012年发展综述[J].中国环保产业,2013(5)27-32.

[5]王胜明,陈鹏.电除尘器和布袋除尘器的综合比较[J].科技创新与应用,2013(23)54-55.

[6]岑可法,倪明江,严建华,等.气固分离理论及技术[M].浙江大学出版社,1999329-333.

[7]穆传冰.旋风除尘器的结构设计与内部流场数值模拟[J].化工设备与管道,201350(5)35-40.

[8]侯志强,侯书军,彭伟,等.普通旋风除尘器内空气流场的CFD分析[J].矿山机械,2010 38(15)106-109.

[9]金国森.除尘设备设计fMl.上海上海科学技术出版社,198552-64.

[10]Clift R Ghadiri M A Hoffman C. A critique of two models for cyclone performance.AIChE J 199137285-289.

[11]胡乐元,时铭显.蜗壳式旋风分离器全空间三维时均流场的结构[J].化工学报,2003(4)547-554.

[12]谭天佑,梁凤珍.工业通风除尘技术[M].北京中国建筑工业出版社,1984.

[13]赵兵涛.旋风分离器进口结构的优化及其性能的试验研究[J].化工机械,200330(4)195-205.

[14]K.ElsayedC.Lacor. The effect of cyclone inlet dimensions on the flow pattern and performance[J].Applied Mathematical Modeling2011351952-1968.

[15]B.R.XiangS.H.ParkK.W.Lee. Effects of cone dimension on cyclone performance[J].Journal of Aerosol Science200132(4)549-561.

[16]刘德昌,陈汉平,吴正舜,等.下排气旋风分离器循环流化床锅炉的研究与开发[J].煤炭加工与综合利用,2000(3)48-51.

[17]钱付平,章名耀.底部加直管旋风分离器性能的预测[J].热能动力工程,200520(1)41-44.

[18]曾伍兰,王立新,王伟文,等.环流式旋风除尘器的改进与分离性能研究[[J].过滤与分离,200414(1)18-20.

[19]陈宏基.旋风除尘器机理性能研究及改进[D].无锡江南大学,2006.

[20]Arkadiusz Kepa. The efficiency improvement of a large diameter cyclone-The CFD calculation[J].  Separation and purification technology 2013118105-111.

[21]孙帅,董瑞倩,孙国刚.高温高压旋风分离器的结构及性能[J].石油学报(石油加工)201430(4)719-723.

[22]于洲,马春元.动态旋风分离器数值模拟及实验研究[J].化工进展,201433(7)1684-1690.

[23]Chmielniak T Bryczkowski A. Method of calculation of new cyclone-type separator with swirling baffle and bottom take off of clean gas-part Itheoretical approach[J].Chem.Eng Process200041441-448.

[24]Jiao J Y Zheng Y Sun G Get al. Stuof the separation sufficiency and the flow field of a dynamic cyclone[J].Separation and Purification Technology 2006 49157-166.

[25]邢超.回流型动态旋风分离器设计与性能研究[D].大连大连理工大学,2013.

[26]管星星.强湍流场的数值模拟及旋风除尘器的结构优化[D].青岛青岛科技大学,2013.

,

吸风装置实验平台搭建与实验研究

  

在粉尘污染测试领域,普通旋风分离器存在对于细微颗粒去除效率低、智能化程度低的缺点。旋风-布袋吸风装置种将旋风布袋两种机理结合的吸风除尘装置,整体采用内嵌式结构,解决普通旋风分离器对粉尘粒度分布过宽的含尘气体处理问题,拓宽旋风分离器使用范围。论文针对吸风装置首先设计自适用性能测试系统,以满足复杂除尘工况下装置对进气性能的要求,其次,模拟不同性能下装置内部流场分布情况,并探究进气性能对粉尘分级处理能力的影响。主要展开如下研究工作

   1针对装置结构特点结合除尘工况的复杂性,设计性能测试系统,根据装置进出口压差变化对系统进气性能进行合理调节。通过MATLAB软件分别对PID测试、模糊测试、模糊-PID三种算法的性能测试系统进行仿真对比,确定采用模糊-PID测试方法以适用复杂工况下模型参数多变的特点。

   2通过GAMBIT完成装置建模和网格划分,采用计算流体力学软件FLUENT提供的RSM模型对吸风装置装置在不同入口性能下流场变化进行模拟分析。模拟结果表明:吸风装置内流动情况稳定,局部湍流数目减少,流场变化表现出较好的对称性且径向速度场受进气性能影响较小说明通过测试进气性能调整装置运行状况是合理可行的。初步考察系统运行时装置的分级除尘能力,对不同入口性能下离散相颗粒轨道进行模拟计算,讨论了进气性能对多种不同粒径颗粒轨迹的影响。

   3Siemens PLC 57-200为核心,完成系统软、硬件设计。围绕样机搭建实验平台,实验表明在不同进气性能下,吸风装置对于多种实验尘样(中位径分别为3817um)全效率均可达99%相比于常规旋风分离器,其对1-Sam颗粒粒级捕集效率明显提升入口性能12m/s增加到16m/s时,对于5um小粒径颗粒,旋风分离在吸风装置中所占比重约由41%提高到53%。从实际运行情况来看,系统采用模糊-PID测试器取得了较好的测试效果。

论文通过算法仿真、流场模拟说明系统设计的稳定性、合理性并通过最终实验证明该性能测试方案可以较好发挥吸风装置优越的分离性能适应工况变化,论文可为后续工艺改进提供定借鉴。

 

关键词吸风装置;模糊-PID流场模拟颗粒运动实验研究

 

 1   

1.1论文研究背景及意义

    21世纪以来,工业发展作为国民经济基础和核心一直保持较快增长态势,对GDP增长起到重要推动作用。在高速发展的同时,难以避免对大气环境造成巨大破坏,这主要是由于当前工业生产还存在着较为严重的高能耗、高污染现象,并且一时难以改变。据相关资料统计,2014年全国排放到大气中的烟()尘量高达1740.8万吨。其中,工业燃煤排放约占83.64%成为我国粉尘污染的主要排放源头[1]

    近年来,长江三角洲、珠江三角洲、北京、杭州等地区相继出现极端恶劣天气现象发生次数明显增多,约占全年30-50%[2]"可理解为空气中难以沉降的细微颗粒物,其中飘尘(直径介于2.5-6um)可通过人体呼吸道直接入肺,威肋、人们身体健康。灰霆现象还会造成极端气候引发季节性灾害,灰霆发生时,能见度急剧降低,导致行车视野下降严重影响交通安全。另外,涉尘车间内部粉尘浓度一旦积累达到一定极限,遇到明火或高温极易引发爆炸,造成不可估量的损失。

    我国环境问题己经十分严重,因此,环保要求日趋严格。自2011年起,国家环保部相继出台一系列改革措施,严格测试工业粉尘排放。同时,对于道路、非道路(工程机械、船舶、火车机车)等移动污染源以及道路扬尘等面污染源也提出了相应的规划和防治措施。近年来,以旋风分离器为代表的除尘设备在保护生态环境、保障人类健康等方面发挥着积极的作用,成为在工业粉尘治理领域防控大气污染的主力部队。严格的粉尘排放标准一方面也促进了科研机构加大对新型除尘装备的研发力度。

    论文介绍一种吸风装置,该新型吸风除尘装置是作者所在课题组的研究成果,拥有发明专利1项,实用新型专利1项。装置整体为一种内嵌式结构,采用将旋风分离布袋除尘两种机理结合。通过在旋风舱内安装布袋,利用旋风除尘处理烟气量大、占地面积小、易维护的特点同时发挥布袋对小粒径颗粒去除效率高的优势。解决粉尘浓度过高及粒度分布过宽的含尘气体处理问题,是拓宽旋风分离器应用范围的一次尝试,可广泛应用于水泥、冶金、小型燃煤锅炉、各种厂房除尘及对粉尘回收有特殊要求的场所。根据装置结构特点结合除尘工况的复杂性,设计一种自适用性能测试系统,采用变频调速技术融合模糊PID智能测试方法实现吸风除尘装置自适应进气调节,灵活应对涉尘企业复杂工况变化,同时,进一步探究不同进气性能对装置内部连续相流场和颗粒运动轨迹的影响及对装置分级效率展开研究分析,为其以后的应用推广提供一定理论基础。研究这种性能优良的除尘设备与方法在社会发展与大气污染之间矛盾日益突出的今天具有重要现实意义。

1.2主要吸风除尘装置概述

    按照除尘过程捕集粉尘的原理及作用力划分,除尘设备可分为机械式、静电式、过滤式及湿式。其中湿式除尘设备具有结构简单、造价低等优点,但后期处理成本高,若对废水处理不当极易造成二次污染,不符合国家的环保政策,所以应用正日趋减少。静电式除尘设备最大用途还是用来测试火电厂燃煤锅炉的粉尘排放,这是由于燃煤烟气温度高、含有大量氮氧化物、硫氧化物,具有很强的腐蚀性,静电除尘器曾一度成为我国火电厂主流除尘设备。但静电除尘器的除尘机理也导致其本身能耗过大这一客观事实,除尘效率不稳定受煤种影响显著,对于粒径小的高比电阻粉尘去除效果较差。面对国家日趋严格的粉尘排放要求,静电除尘难以保证。过滤式除尘设备也就是通常所说的袋式吸风除尘装置,具有粉尘去除效率高、运行稳定、受粉尘特性影响小的特点,在国外应用广泛,曾得到过大面积推广。袋式除尘器对烟气特性较为敏感,不同种类的滤料对烟气的温度和酸碱度都有不同程度的要求。机械式除尘设备中应用最多的是旋风分离器,在粉尘测试领域通常被当作一级除尘(粗除尘)与静电、过滤式除尘相结合。

    1.1为几种主要的除尘设备性能及应用场合,由表1.1,通过对现阶段几种主要的除尘设备性能对比不难发现,不同的除尘设备对于不同粒度范围的粉尘去除效率存在差别[3]。旋风吸风除尘装置虽然具有结构简单、维护方便等诸多优点但对于粉尘粒径较为敏感,对5um及以下颗粒分离效率较低静电吸风除尘装置要保证较高的粉尘去除效率是以增加外部电场数目为前提,造成了高能耗的特点布袋吸风除尘装置凭借稳定、高效的特点在涉尘领域越来越受到重视,尤其是对于亚微米级别的细微呼吸性粉尘(1-10um)可以达到良好的捕集效果。近年来,市场上也出现了前电后袋前旋风后静电前旋风后布袋吸风除尘装置的组合形式,部分粉尘排放企业通过将不同吸风除尘装置互相组合的方法期望达到在降低粉尘排放浓度的同时降低能耗的效果,但这种简单叠加的方式造成装置整体过于庞大且不同除尘机理各自优势不能得到有效结合。鉴于此,在前人研究工作的基础之上,课题组分析旋风吸风除尘装置流场分布和粉尘颗粒运动行为,研发了一种旋风一布袋吸风装置,装置整体采用内嵌式结构,在旋风分离器内涡合理位置安装布袋,大大减少占地面积,具有处理对象范围广、粉尘去除效率高、维护费用低的优点。

1.1主要除尘设备性能及适用场所

主要除尘设备

作用力

分机效率

50im 5um 1um

适用场合

优点

缺点

旋风吸风除尘装置

离心力、重力等

94   27   8

粗除尘

结构简单;维修方便;造价低;运行费用少

效率较低

布袋吸风除尘装置

重力、惯性力、粘附力等

>99  99   99

高效除尘

除尘效率高且稳定;对于呼吸性粉尘效果好

滤袋易损坏投资较高;运行阻力高

静电吸风除尘装置

电场力

>99  99   86

高温、高效除尘

阻力损失小;效率较高

设备复杂、投资大;高耗能

1.2.1布袋除尘器

袋式吸风除尘装置是通过一层纤维性滤料对尘粒进行捕集。滤料种类繁多,使用滤袋对颗粒进行分离一般有两种方式含尘气体由滤袋外部进入滤袋内部,如图1.1,尘粒被滤袋外表面捕集,净气流由出气口排出,这样粉尘和净气流实现分离同样,含尘烟气亦可由滤袋内部进入。滤料过滤过程可大体分为两个阶段滤料使用初期,粉尘捕集主要依靠过滤、拦截、碰撞等阶段,粉尘被布袋捕集并形成一定厚度的粉尘初层第二个阶段,粉尘初层的存在进一步提升了滤料的除尘效率,特别是对于5um以下细微颗粒分级去除效率得到明显提高。在分离过程中,粉尘颗粒所受到的力较为复杂,尽管在科研人员的努力下获得了很多过滤分离表达式方程,但至今无法将分离效率及过滤阻力之间关系等问题进行定量的表述[4]

1.1一种外滤式布袋除尘器结构

布袋除尘器作为一种高效吸风除尘装置尤其是对于细微颗粒的捕集效果明显优于其它除尘设备,而且具有运行稳定、可靠的特点,因此对于细微的干燥粉尘适合采用布袋吸风除尘装置。布袋除尘器也存在函待解决的问题,在处理大气量烟气时造成设备体积庞大、耗钢量增加、滤袋更换频率高等[5]。相信,随着各种性能优良的过滤材料相继问世以及智能测试系统方面进一步改进,布袋除尘器定会有更广阔的应用前景。

1.2.2旋风分离器

1)旋风分离器基本结构

1.2为典型旋风分离器结构,上部圆柱部分和下部圆锥部分组成旋风舱,矩形进气口连接进气管道,圆柱部分上端出气口连接出气管道,被分离下的粉尘颗粒由圆锥体下端卸灰口落入灰斗。其分离原理是含尘气流从进气口进入旋风舱内部形成旋转向下的外涡旋和旋转向上的内涡旋,粉尘颗粒受外涡旋离心力的作用被甩向旋风舱壁,在重力和旋转气流作用下滑向灰斗,净气流进入内涡旋由出气口排出。

1.2典型旋风分离器结构

2)旋风分离器内气相流动特性

旋风分离器内部气流的复杂性导致了颗粒运动有很大的随机性,因此至今没有得出可以准确描述内部分离机理的可靠理论,但在基于各种简化假设的基础上形成了几种比较经典的分离模型,其中1972年,   我们提供代做毕业设计服务,转载请注明来源www.biyezuopin.cc, 详情咨询定做咨询 914298682      返回首页  


【 字体: 打印本页 | 关闭窗口
本类最新文章
缝纫机吸风集尘装置的仿真与实验研 毕业论文管理系统工程硕士毕业论文 提高聚光型太阳能电池芯片效率的途
水面无人艇路径规划研究综述 金苹果服装大市场营业收入管理方案 吸风装置实验平台搭建与实验研究硕
| 关于我们 | 友情链接 | 毕业设计招聘 |

Email:[email protected] 在线QQ: 点击这里给我发消息  914298682 毕业作品网站是国家工信部备案的正规代做网站  
本站毕业设计毕业论文资料均属原创者所有,仅供学习交流之用,请勿转载并做其他非法用途.如有侵犯您的版权有损您的利益,请联系我们会立即改正或删除有关内容!