煤电厂粉煤灰在水力喷射空气旋流器中湿法捕集去除规律

为解决传统除尘设备去除粉尘效率较低、处理成本较高等问题,提出了采用超重力分离设备——水力喷射空气旋流器(WSA)对燃煤电厂粉煤灰颗粒进行去除处理。探究了粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速等因素对WSA除尘率的影响。结果表明,WSA对粒径大于1.5μm的细颗粒物去除率可达99.40%,除尘率随粉尘初始浓度、液相射流流速、进口气速增大而增大,同时进口气速的增大也会导致气相压降显著升高。捕集前后元素检测表明粉煤灰粉尘中含有Cr、As、Hg等多种重金属,有害重金属平均去除率可达到98.85%,本工作湿法捕集去除粉尘颗粒可以有效降低粉尘重金属毒性污染风险。

水力喷射空气旋流器的气相压降特性

引言 空气吹脱是废水净化处理的一种重要过程,主要用于从废水中分离可挥发性物质,以达到废水处理和物质回收利用的目的,实现这种过程的气-液传质设备主要是填料塔。为了满足吹脱含有固体悬浮颗粒,或在吹脱过程中易产生固体产物的复杂废水的需要,同时提高过程传质效率,开发出了几种新型高效的无填料气一液传质设备。

水力喷射空气旋流分离器脱氨

空气吹脱被广泛用于从废水中脱氨,但其过程效率有待提高。为了提高过程效率,提出了一种新型气-液吹脱设备——水力喷射空气旋流分离器(WSA),并以废水中氨的吹脱进行了实验。与传统的吹脱设备相比,WSA表现出较好的气-液传质性能,使氨的吹脱效率大大提高。在氨的吹脱过程中,液相温度和空气流量是影响吹脱过程中氨体积传质系数的主要因素。空气流量对于体积传质系数存在一个临界值,超过此值时,体积传质系数随空气流量增加而迅速增大。液相中存在的固体颗粒物对于吹脱过程的传质几乎没有影响。在该设备中没有填料,不存在堵塞问题,因而可以进行较长时间的分离操作。

水力喷射-空气旋流器中气液传质特性及其机理

对一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器(WSA)的传质机理进行了研究。分别采用化学吸收法(CO2-空气-NaOH体系)和物理吸收法(CO2-空气-H2O体系)测定了不同进口气速、不同液体喷射速度下的有效相界面积a和液膜传质系数kL,并由此得到体积传质系数kL a。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、kL以及kL a均随进口气速和液体喷射速度增大而增大。采用量纲分析法对实验数据进行了归纳,拟合出了a、kL和kL a随气相Reynolds数Reg、液相Weber数WeL之间的经验公式:a=0.0024Re1.25g We0.079L,ShL=35.31Re0.2303g We0.13L,kL a=6.52×10-8 Re1.48g We0.21L,这些关联式能较好地预测WSA的传质性能。研究还表明,在WSA中的气液射-旋流传质体系中,传质过程符合双膜理论、表面更新理论和溶质渗透理论,但以表面更新机理为主。

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器（WSA）中,以Ca（OH）2料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明：脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO2的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca（OH）2浓度和回流比。在气体流量24～72 m3·h-1、循环液体量0.4～0.8 m3·h-1、料浆中Ca（OH）2浓度7500 g·m-3时,对SO2浓度为1891～6373 mg·m-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数KGa、有效相界面积a均随进口气速uG增大而增大,而总传质系数KG随uG增加变化较小;当液体喷射速度 uL≤0.26 m·s-1时,KGa和KG随uL增加快速增大,之后增加缓慢,而a随uL几乎线性增加,KGa和KG随吸收剂中Ca（OH）2浓度cL增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数KGa和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。

水力喷射空气旋流器喷孔分布优化

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质性能,采用理论分析与实验相结合的方法,对其喷孔分布进行了优化研究。提出了基于同层相邻喷孔液相射流边界层相交于中心排气管表面的临界孔间距lc的概念及其计算方法,实验考察了喷孔排列方式和喷孔间距对WSA脱氨传质效果的影响。研究表明,在传质性能上,WSA的射流喷孔按正方形排列优于三角形排列;喷孔间距对脱氨传质效率有明显影响,存在一个较优取值,其值约等于1.28lc;从上往下到中心排气管出口处计算,侧壁开孔区长度应该占中心排气管长度的78%。研究结果为设计具有良好传质性能的WSA提供了依据。

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器（WSA）的中心排气管直径De和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同De和S对WSA脱氨传质系数KLa和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率pη,讨论了De和S的设计取值。研究表明,当De增大时,KLa和气相压降均随之降低,较小De的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而KLa和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着De的增大Pη增大,随着S的增大Pη出现先增大后降低的趋势,WSA设计中De与WSA直径D之比De/D宜为0.42~0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。

水力喷射-空气旋流器中微粒强化气液传质及其机理

在一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器(WSA)中,研究了第三相固体粒子对气液传质的影响。分别采用化学吸收法(CO2-空气-Na OH体系)和物理吸收法(CO2-空气-H2O体系)测定了不同固含率cs、进口气速ug、液体喷射速度uL下的有效相界面积a和液膜传质系数kL,并由此得到总体积传质系数kLa和增强因子E。结果表明,随着粒子固含率增大,kL、a、kLa和E先增大后减小,存在一适宜固含率。在不同进口气速和液体喷射速度下,加入微粒后,kL、a、kLa均增大,但E随进口气速和液体喷射速度增加而减小。微粒加入后,主要从a、kL和表面更新频率S这3方面强化了气液传质,但主要是通过增强表面更新频率S而实现的。

工业细粒物PM_(2.5)预团聚及去除新技术研究进展

分析了目前传统工业除尘系统的不足,指出对工业细粒物进行预团聚后,再应用常规除尘设备脱除工业细粒物是一条提高细粒物去除效果的行之有效的技术路线。总结了细粒物预团聚的物理与化学方法,并介绍了湿法除尘方面的新技术,以及水力喷射空气旋流器(WSA)脱除工业细粒物的新技术及其除尘效果。WSA具有结构简单、无内部组件、不结垢和堵塞、除尘效率高等优点,对于研发新型除尘设备具有参考价值。

分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响

为了揭示分离空间结构对水力喷射空气旋流器(WSA)的气液传质性能影响作用机理,采用雷诺应力模型(RSM)和流体体积多相流(VOF)模型对圆柱型和柱锥结合型水力喷射空气旋流器内部耦合场进行了数值模拟,并以CO_2-NaOH化学吸收体系测定了这2种分离空间结构WSA的有效比相界面积。结果表明:分离空间结构对WSA内的射-旋流耦合场中轴向、切向和径向速度分布都有较大影响。柱锥结合型WSA的耦合场具有较高的切向速度、较低的轴向速度和较稳定的径向速度;而圆柱型WSA的耦合场具有较大的轴向速度、较小的切向速度和稳定性较小的径向速度场。与圆柱型WSA相比,柱锥结合型WSA的流体湍动能和有效比相界面积高于前者,这是后者传质效率高的主要原因。

水力喷射空气旋流器中射流雾化过程模拟及其机理

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质反应设备。采用雷诺应力模型和VOF两相流模型较好地模拟了WSA的气相压降特性、液相回流比和射流雾化过程,并讨论分析了雾化过程的机理。模拟和实验研究表明,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区、压降过渡区和高压降区4个特征区域,并给出了不同压降区域之间转折点气速的计算方法。射流在这4个压降区域里,分别表现为稳态射流、变形与袋式破碎、袋式破碎与剪切雾化和剪切雾化与离心分离等流态。射流在压降过渡区与高压降区的转折点左右实现充分雾化并达到最大相间传质面积。研究结果为建立基于WSA压降特性的射流雾化与流场调控方法提供了理论依据。

水力喷射空气旋流器中射——旋流耦合流场的模拟分析

水力喷射空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质设备。本文采用雷诺应力模型和VOF模型对水力喷射空气旋流器内耦合场的流场分布进行了三维数值模拟研究。模拟研究结果表明,随着气速的增加,耦合场的速度分布的对称性不断减弱,且湍动能的均值沿竖直方向的衰减速率变大。其中轴向速度沿径向分布出现的最大值发生由靠近WSA的器壁附近向中心排气管附近转移的现象;径向速度在耦合场中部达到最大值;切向速度沿径向分布,普遍出现2个在WSA器壁附近和中心排气管附近的极值区域。研究结果可为对WSA的深入认识提供参考。

水力喷射-空气旋流器中压力场的数值模拟

水力喷射-空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质设备。为了深入研究不同气速条件下压力场与WSA压降特性相互作用的影响情况,文中利用FLUENT软件对水力喷射-空气旋流器中压力场进行了数值模拟。数值模拟结果表明:在气速等于16 m/s时,压力最大值区域分布最为对称,该处气液传质相关性质的状态趋于稳定。湍动能的最大值区域由耦合空间和分离空间向排气管底部聚合。总的来说,静压值与总压值差异不大,动压均值在耦合空间不同截面上的增减幅度比静压和总压均值明显。