旋风分离器内置导流叶片结构参数优化研究

为研究旋风分离器内置导流叶片各个结构参数之间的相互作用,基于CFD数值模拟方法和BBD试验设计,采用二阶多项式基函数建立了Stairmand旋风分离器的叶片轴向位置、叶片长度及叶片偏转角度与分离效率及压降间的数学模型。拟合结果表明:响应目标的决定系数均在0.99以上,表明相关性和回归模型效果较好。使用Design Expert软件处理数据后选择了最佳推荐点,对分离器结构进行了优化。优化后的模型与原结构对比结果如下:优化模型的压降略有上升;颗粒直径在1~20μm范围内时,优化前后分离器的分离效率变化明显,尤其在1~15μm范围内时,优化前分离效率为6.8%~31.0%,优化后则达到了17.0%~54.0%,提升约20个百分点;而当粒径在15~40μm区间时,优化前后的分离效率变化不明显,尤其是在粒径20~40μm时,优化前的分离效率为71.0%~98.0%,而优化后的分离效率只有77%~99%,提升约10个百分点;优化后的模型性能符合“高效低阻”的设计目标。所得结论可为旋风分离器内置叶片的改进提供设计指导。

旋风滤布除尘器的除尘性能研究

为了解决传统旋风除尘器对颗粒捕集效率差、袋式除尘器使用寿命短等问题,将传统旋风除尘与滤布除尘有效结合,形成一种优势互补的一体式旋风滤布除尘装置。采用数值模拟和试验相结合的方法,探究在不同出口压力的条件下,旋风滤布除尘器的除尘效率及压力损失情况。利用Fluent软件对旋风滤布除尘器的除尘性能进行模拟,模拟采用雷诺应力模型(Reynolds Stress Model, RSM)和多相流模型(Discrete Phase Model, DPM)。通过搭建试验平台,测试除尘装置的除尘性能,验证数值模拟的可靠性与正确性。结果表明:旋风滤布除尘器的除尘效率相对于旋风除尘有明显的提高,旋风滤布除尘器的除尘效率与出口负压呈正相关,旋风滤布除尘总效率随出口负压的增加而逐渐增加,且旋风滤布除尘器除尘效率的最小值都高于旋风除尘部分除尘效率的最大值;旋风滤布除尘器的压力损失随出口负压的增加而线性增大,压力损失增大使得除尘器损耗的功率也增多,且压力损失的上升速度快于除尘效率的提升速度;在旋风滤布除尘器中,负压增大后,旋风除尘捕获大粒径颗粒,逃逸到滤布部分的颗粒粒径都较小,降低了滤布被大颗粒划破的风险,提高了滤袋的使用寿命。

焦化除尘灰在球团回转窑生产中应用

通过开展球团回转窑使用焦化除尘灰研究,焦化除尘灰在球团回转窑生产使用的混合煤粉中的配比能够达到15%,回转窑工艺生产顺行,球团质量稳定。同时,解决了焦化除尘灰堆存造成的环境污染问题,为焦化除尘灰有效处理提供了新的途径。焦化除尘灰配入混合煤粉有效降低了燃料成本,降低了球团的生产成本。

石油焦锂离子电池负极材料电化学性能研究

负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素,人造石墨是重要的锂离子电池负极材料。石油焦的热膨胀系数低,空隙度低,灰分、硫、金属元素含量低,导电率高,易石墨化。此次研究选择3种普通石油焦,并通过石墨化制备人造石墨。对3种石油焦原样和石墨化样品进行分析表征,比较其各种性能,研究石油焦石墨化后的变化,并通过电化学分析验证石油焦石墨化后其性能是否达到商用锂电池负极材料水平。实验结果表明:在2750℃石墨化处理后,相较于原石油焦样品,3种石墨化样品结构重排,拥有更明显的规整层状结构;含碳量提升,其他例如氢、氧等杂元素和金属元素含量下降;均显现出较低的电极电位和稳定的充放电平台,首次库伦效率分别为85.00%、78.20%、82.96%。经过150次循环后,比容量分别保持在273.00、259.00、226.20 mAh/g,库伦效率接近100%,是锂离子电池负极材料的潜在前驱体。

基于CPFD方法的生物质燃气旋风分离陶瓷膜一体化除尘器仿真

为缩短高温燃气除尘工艺,提高除尘效率,提出了一种耦合复合陶瓷膜组的一体化旋风除尘器。在温度为573 K的条件下对陶瓷膜的流动阻力进行了实验研究,考察了流量和压力对单个陶瓷膜过膜压降的影响,得到过膜压降与流速之间的关系式,基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法模拟了除尘器内部的气固两相流动特性,探讨了生物质燃气除尘过程中内部颗粒的分布规律、速度和停留时间,探究了复合陶瓷膜组对除尘器压降和效率的影响。结果表明:在入口温度为573 K、压力为111325 Pa、进口气体积流量为7909 m^(3)/h的条件下,较之无陶瓷膜组的除尘器,一体化除尘器内部粉尘颗粒的停留时间更长,其对粉尘颗粒捕集效率更高,颗粒聚集性能更好,除尘效率从91.2%提升至99.7%,然而总体压降增大了78 Pa。

基于FA-ISSA-PPR模型的旋风分离器分离效率预测

旋风分离器是气田开发中常用的气固分离设备,准确预测旋风分离器的分离效率对于指导其结构设计和方法优化具有重要意义。在对数据集进行相关性分析的基础上,采用因子分析(factor analysis, FA)简化变量,降低预测模型的复杂程度,利用改进的樽海鞘群算法(improved salp swarm algorithm, ISSA)对投影寻踪(projection pursuit regression, PPR)的模型参数进行优化,形成FA-ISSA-PPR组合模型。结果表明,利用FA模型,原数据集的10个变量可以简化合并为4个公因子,分别代表尺寸参数、颗粒沉降特性、粒子运行轨迹和等效分割粒径对分离效率的影响;与半经验模型和其余机器学习模型相比,组合模型在预测精度和训练时间上具有一定的优越性,在测试样本上的平均绝对误差(MAE)为0.005 91,R^(2)可达0.995,证明了其在小样本、非线性数据分析上的准确性、鲁棒性和泛化性。

基于气固多相耦合小麦旋流输送流场特性研究

目的对比轴流式气力输送小麦与旋流气力输送小麦系统的能效。方法采用CFD-DEM对小麦颗粒在水平管道中以轴流式输送和旋流输送的过程进行仿真,多相流入射速度均为20 m/s,旋流输送外加5个补气管道,入射速度为30 m/s。通过仿真实验,对比轴流输送和旋流输送中小麦颗粒沉积状态、小麦颗粒速度、输送系统压降、系统能耗等指标。结果仿真结果表明,采用旋流输送明显优于轴流输送,颗粒螺旋前进,输送效果较优。经试验验证,与仿真结果一致。结论在同一工况下,旋流输送小麦可以有效抑制颗粒的沉降,颗粒分布均匀,可以有效减少与管道的摩擦,输送距离更远,系统的输送效率更高,运输效果良好。

轴流旋风凝并式空气过滤装置的研发与应用

目前卷烟行业内工艺性空调系统普遍采用的粗中效过滤方式存在过滤效率下降快、过滤器清洗更换频繁的问题。本文提出采用双极离子发生器与轴流旋风除尘器单元配合的过滤装置取代传统的接触式过滤器。应用结果表明,该装置可以提升对烟碱、焦油等超细烟草粉尘颗粒物的过滤效率,实现在线自动清灰并保持过滤器两侧压差恒定,且能实现免维护。

稠油采出液油水分离旋流工作参数优化研究

针对稠油相对于常规采出液分离难度大的特点,以螺旋流道形旋流器为基础设计了一套稠油产出液高效处理工艺流程,并通过数值模拟方法对旋流分离装置的运行操作参数进行优化模拟对比分析,研究了不同入口流量、分流比以及入口含水体积分数对流场和整体分离效率的影响规律。研究结果表明:旋流器螺旋流道结构可实现稠油介质油相的聚结,实现稠油采出液油水两相的分离;当Ⅰ-1旋流器入口流量为5 m^(3)/h,分流比为0.4,含水体积分数为95%,Ⅰ-2旋流器分流比为0.3时,Ⅰ-1旋流器、Ⅰ-2旋流器分离效率分别为96.44%、99.76%;当入口含油质量浓度为15200 mg/L时,第一级底流出口含油质量浓度1275 mg/L,第二级底流出口含油质量浓度1359 mg/L。研究结论可为稠油处理的工艺流程设计和操作参数优化提供借鉴。

旋风分离器内置导流叶片的流场分析

旋风分离器是油气开采领域除砂的核心设备,为研究结构对分离效率的影响,新设计了一种内置的导流叶片,基于CFD采用fluent软件对新型旋风分离器进行流场分析。结果表明:内置导流叶片的旋风分离器切向速度最大值比传统Stairmand分离器有显著提升,径向速度小幅降低,轴向速度减小并延长颗粒停滞时间。入口风速为15m/s时压降提高了15%,随着入口风速的提高压降升高的幅度越来越小,在25m/s时,压降升高11%。针对粒径2.5μm以下颗粒的分离效率平均提高了11%~19%,该研究为旋风分离器后续设计提供一定的指导意义。

低温碳捕集用切流式旋流分离器数值模拟研究

为了探究双切流入口式旋流分离器在低温二氧化碳捕集应用下的分离性能,采用RNG k-ε湍流模型和DPM模型对DN 25 mm型双切流入口式旋流分离器内气液两相流场进行模拟分析。结果表明:当入口速度大于0.15 m/s时,对1μm以上液滴分离效率高于95%,总分离效率不低于94%;当入口速度大于0.2 m/s时,分离效率可达到98%以上。相关研究结果可为旋流分离器在低温二氧化碳捕集的实际工程应用提供理论依据。

适应度反向学习的平衡灰狼算法及其应用

针对传统灰狼优化算法位置更新时勘探与开发失衡,收敛速度慢且陷入局部最优的问题,提出一种改进的灰狼算法(balanced grey wolf algorithm based on fitness back learning,BGWO),引入非线性控制参数,增强算法前期勘探能力,加速收敛;在种群迭代阶段采用重心反向学习的最优适应度权重更新策略,平衡算法的勘探与开发。16组基准函数测试结果表明,改进后算法能自适应跳出局部最优,在加快算法收敛速度的同时提高全局收敛能力与精度。将BGWO应用于PV型旋风分离器粒级效率GBDT(gradient boosting decision tree)的建模,提高了GBDT的精度,模型相关系数0.980,均方误差0.00079,BGWO-GBDT与GBDT、PSO-GBDT和GWO-GBDT相对比,建模精度和稳定性明显提高,验证了BGWO的有效性。

采用不同焦炉烟气净化工艺对非甲烷总烃进行协同治理的研究

研究了不同焦炉烟气净化工艺对非甲烷总烃(NMHC)的协同治理效果。结果表明:旋转喷雾干燥脱硫(SDA)工艺对NMHC的去除效率为9.3%;活性炭基催化法脱硫工艺对NMHC的去除效率为8.4%;选择性催化还原脱硝(SCR)工艺对NMHC的去除效率与催化剂的运行时间有关,其值为13.8%~28.6%;逆流法活性炭脱硫脱硝一体化(CCMB)工艺对NMHC的去除效率达30%以上。以上结果对焦化企业选择合适的烟气净化工艺控制NMHC的排放有参考意义。

采用钛阴极从碱液中旋流电积回收镓

为了抑制浓差极化并提高电流效率,提出一种旋流电解法回收镓的工艺。通过电化学研究确定GaO_(2)^(-)在120 g/L NaOH溶液中的扩散系数为1.65×10^(-7)cm^(2)/s。考察各种参数对镓电积的影响,确定电积的最佳条件为:钛阴极、电流密度750 A/m^(2)、镓浓度39.9 g/L、NaOH浓度120 g/L、循环流量200L/h。在这些条件下,电积的电流效率和镓回收率分别为47.9%和90.2%。析出的镓较易从阴极上分离,经过洗涤后的镓最终纯度为99.993%。镓旋流电积能耗约为9048 kW·h/t。该研究表明旋流电积是一种具有高电流效率和低能耗的有前途的镓生产工艺。

新一代防结焦沉降器的开发及应用

沉降器内部结构对反应油气的流动状况和停留时间起决定性作用,沉降器内油气平均停留时间越长,就越容易结焦。中国石化工程建设有限公司针对以中间基劣质原油为原料的催化裂化装置的沉降器结焦问题及防结焦技术进行了系统研究,开发了新一代防结焦沉降器并成功实现工业应用。新一代防结焦沉降器包括新一代全封闭旋流式快分系统、旋风分离系统升气管旋片和防焦蒸汽环等结构,可以大幅降低油气在沉降器内的停留时间,将油气限制在封闭罩内,防止油气弥散至沉降器内的其他空间,有效避免油气在沉降器内结焦,并且油剂分离效率高,油浆固含量显著降低,催化裂化装置运行周期延长。

MTO装置再生器旋风分离器操作优化模拟研究

旋风分离器是甲醇制烯烃(MTO)装置常用的气固两相分离设备,其分离效率对装置的长周期稳定运行非常重要。某0.6 Mt/a MTO装置采用高活性催化剂后,再生器烧焦主风量低于设计值,导致一级旋风分离器入口气速低,20μm以下细粉催化剂跑损量增大,催化剂消耗量增大。为此,采用计算颗粒流体力学(CPFD)软件模拟再生器四组二级旋风分离器的不同操作工况,调整旋风分离器入口面积与烟气流量改变入口气速,研究入口气速对旋风分离器压降和分离效率的影响规律。结果表明:烟气流量为42241 m^(3)/h时,封闭一组一级入口,旋风分离器入口气速提高3 m/s,旋风分离器总效率提高0.501百分点。依据模拟结果对旋风分离器提出了优化操作建议,可推广应用于其他MTO装置的操作调整。

旋流器入料口结构对分级效果的影响研究

采用Eulerian单相流体模型,模拟了4种不同入料管结构的旋流器的物料运动过程。包括传统圆形入料口(R-1型,直径15 mm),方形入料口(R-2、R-3和R-4型,尺寸为7 mm×7 mm、8 mm×6 mm和9 mm×5 mm)。同时,选择R-2型进行试验验证。结果表明,在体积进料速率为0.266 kg/s的情况下,与圆形入料管道旋流器相比,方型构型具有更大的E(Eule)值和R(底流溢流比)值。同时CFD模拟结果轴向速度分布证明了更多的流体移到R-2型,采用方形进料管代替圆形进料管E值平均增加12.4%,R值平均增加7.6%,d_(50)(切割粒度直径)平均减小32%,有助于提高分离器的分级效率。

480 t/h煤焦混燃循环流化床锅炉热效率测试结果分析

480 t/h循环流化床锅炉设计燃料为烟煤和石油焦混合燃料,石油焦掺烧比例为25%(质量比)。为了探明锅炉掺烧石油焦工况各项热损失及整体热效率,对锅炉进行了性能考核。性能试验采用正平衡和反平衡两种方法,并根据ASME PTC 4—2013标准修正了相关测量及计算数据,同时对运行中的潜在问题进行分析。结果表明:3台锅炉的考核热效率分别达到了94.215%、94.220%和94.192%,均高于92.800%的锅炉效率保证值。排烟损失和未燃尽碳损失是主要的两项热量损失。测试中还发现锅炉存在排烟温度偏低、入炉粒径偏大的问题,需要在后续运行中针对上述问题进行改进。

选煤厂工艺系统改造工业试验及评价

为进一步提升选煤厂的处理能力时期与煤矿生产能力相匹配,同时保证所设计的分选工艺与原煤特征相符才能够达到最佳的生产效益。在对选煤厂基本情况进行概述的基础上,重点分析其当前所存在的问题,在对工艺系统进行改造的同时,对炼焦配煤和动力用煤在不同分选下限开展工业性试验,试验结果可指导实践生产。

乙烯裂解炉改造及效果分析

某石化公司乙烯裂解炉是乙烯装置的核心装备,裂解炉在生产运行过程中存在排烟温度高和热效率低的问题,文中从换热管腐蚀和积炭、辐射段衬里变薄和辐射段炉管管径较细三方面进行了原因分析。根据分析结果,对裂解炉进行了整体改造,从燃烧器、对流段、辐射段、文丘里流量分配器和炉管内壁表面保护层五方面进行了改造处理,改造后裂解炉的能耗降低了21 kgeo/t乙烯,排烟温度降低了43℃,热效率提升了10.18个百分点,装置的运行周期和处理量都有较大幅度提升,保证了裂解炉在一个较高水平长时间运行。