固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.006 第26卷第1期 北京科技大学学报 Vol.26 No.1 2004年2月 Journal of University of Seience and Technology Beijing Feb.2004 固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究 李翔”白皓”苍大强”陶保国)邹展)穆建忠) 1)北京科技大学冶金学院能源与环境保护研究所，北京1000832)治金部常熟喷嘴厂，常熟215000 摘要针对工业界提出的高温除尘问题，采用固体颗粒床除尘方式，对用砂粒作为过滤介 质的可行性和实用性进行了研究.通过模拟高炉一次除尘后的含尘气体浓度，进行了固体颗 粒床除尘器的等温实验，探索了气体过滤速度、过滤床层厚度对除尘器除尘效率和床层压力 损失的影响，根据实验结果，确定了最佳过滤速度和过滤床层厚度， 关键词除尘；过滤式除尘器；颗粒床；除尘效率；压力损失 分类号TF547.2 在化工、石油、冶金、电力等行业中，常产生 Mp 高温含尘气体，尤其冶金工业，如高炉炉顶煤气 的温度在250℃以上并含有大量的粉尘.在高温 条件下，由于气体粘滞力较大，湿度大幅度下降， 细颗粒凝聚现象大为降低，所以对微粒的分离有 较高难度，另外，高温时采用的设备材质、结构形 式以及热膨胀等工程问题往往影响设备的有效 正常运行.目前，高炉采用的煤气除尘方法有湿 V. 法除尘和干法除尘（布袋除尘）.湿法除尘大量 降低了煤气温度，浪费了能源：另外，湿法除尘还 会产生大量污水，造成二次污染，布袋除尘用于 图1实验系统图 高炉煤气除尘发展较快，但因喷雾降温，使清 Fig.1 Experiment system 除下来的灰成浆而不易清理，曾经被停用.另外， Mp1,Mp2热球风速仪：P,P,为毕托管，整个系统包 布袋除尘采用的织物滤材一般只能在80-200℃ 括两条工作流程：(1)正吹过滤含尘气体流程：(2) 之间正常工作，因此在煤气进入布袋除尘器前需 反吹清除过滤层流程 要先采取调温措施，这不仅增加了除尘系统的复 1,2实验系统的工作步骤 杂程度和建设投资，而且浪费能量.由此可见，现 如图所示，正吹流程为：关闭阀门V,V,打 有高炉的除尘技术，难以满足氧气高炉循环煤气 开阀门V,V,模拟二次精除尘的条件，筛分高炉 工艺的要求，本实验研究的颗粒床除尘器就是在 粉尘（颗粒直径<50m),调节入尘量和风量，按 此情况上开发的， 二次除尘入尘浓度(5~10gm),将多灰介质从阀 1实验设备 门V,吹入流化床内，带尘的介质通过放在孔板上 过滤介质（此过滤介质是用直径适当的沙子）过 1.1实验系统图 滤，粉尘留在过滤介质中，经过过滤的烟气通过 图1为本次实验的系统图，其中：B,B2为鼓风 阀门V逸出，在阀门V4后的管道中预留一测量 机：F为布料器：V,V,V,V4为阀门：R为U形压力 口，使用30H型毕托管平行自动烟尘等速采样 计：C为粉尘收集器：S,为粉尘自动测量仪： 仪测量出口烟气的含尘浓度，根据入口气体的含 尘浓度以及出口气体的含尘浓度，按以下公式可 收稿日期2002-10-16 李翔女，25岁，顾士 计算出除尘效率

第 2 6卷 第 1期 2 0 0 4 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u几 a l o f U n扮 e r s yit o f s c i e n e e a n d l触c卜n o】o yg B e ij ni g V b l . 2 6 N o . l F e b 。 200 4 固体颗粒床 高温 除尘器 的等温实验研究 李 翔 ” 白 皓 ` , 苍 大 强 ` , 陶保 国 ” 邹 展 ” 穆建忠 ” 1) 北 京科技 大学冶金 学 院能源 与环境 保护研 究所 , 北京 10 0 0 83 2) 冶 金部常 熟喷嘴 厂 , 常熟 2 1 5 00 摘 要 针对 工业界 提 出的高温 除尘 问题 , 采用 固体颗 粒床 除尘 方式 , 对 用砂 粒作 为过滤 介 质 的可行性 和实 用性进 行 了研 究 . 通过模拟高 炉一 次除尘 后 的含 尘气 体浓度 , 进行 了固体颗 粒床 除尘器 的等温 实验 , 探 索 了气体 过滤 速度 、 过滤床 层厚 度对 除尘器 除尘效 率和床 层压 力 损 失 的影 响 . 根据 实验 结果 , 确 定 了最佳 过滤速 度和 过滤床 层 厚度 . 关键 词 除尘 ; 过滤 式除 尘器 ; 颗 粒床 ; 除尘效 率; 压 力损 失 分类号 FT 5 4 7 . 2 在化工 、 石 油 、 冶金 、 电力等行 业 中 , 常 产生 高温 含 尘气 体 , 尤 其 冶金 工业 , 如 高 炉炉 顶煤 气 的温 度 在 2 50 ℃ 以上并 含有 大 量 的粉尘 . 在 高温 条件 下 , 由于气 体粘滞 力较 大 , 湿度 大幅 度下 降 , 细颗 粒凝 聚现 象大 为降低 , 所 以对 微粒 的分 离有 较高 难度 . 另外 , 高温 时 采用 的设备 材质 、 结 构形 式 以及 热 膨胀 等 工 程 问题 往 往影 响设 备 的有 效 正常 运行 . 目前 , 高炉 采用 的煤 气 除尘 方 法有 湿 法除 尘和干 法 除尘 ( 布袋 除尘 ) `冈 . 湿 法 除尘 大量 降低 了煤气 温度 , 浪 费 了能源 : 另外 , 湿 法除 尘还 会产 生大 量 污水 , 造 成 二 次 污染 . 布袋 除 尘用 于 高炉 煤气 除 尘发 展较 快 `卜 8] , 但 因喷 雾 降温 , 使 清 除下来 的灰 成浆而 不 易清理 , 曾经 被停 用 . 另外 , 布袋 除 尘采 用 的织 物 滤材 一 般 只 能在 8 0一 2 0 ℃ 之间 正 常工 作 , 因此在 煤气 进入 布袋 除尘 器前 需 要先采 取调 温措施 , 这 不仅 增加 了除尘系 统 的复 杂程度 和建 设投 资 , 而 且浪 费能量 . 由此可 见 , 现 有高炉 的除 尘技术 , 难 以满 足氧 气高 炉循 环煤气 工艺 的要求 , 本 实验研 究 的颗粒 床 除尘器 就是 在 此 情况 上 开发 的 , 《 ’ “ ’ v ` V ’ 上 ’ B ’ 匕习M P Z 图 1 实验 系统 图 F ig . l E x P e ir m e n t sy s t e m 1 实验设 备 L l 实验 系统 图 图 1为 本次 实验 的系统 图 , 其 中 : B . ,B 2为鼓风 机 ; F为布 料器 ; V : , V Z , V , , 从 为 阀门 ; R ,为 U 形 压力 计 ; C I 为 粉 尘 收 集 器 ; S , 为 粉 尘 自动 测 量 仪 ; 收稿 日期 2 0 02 一 1〕 16 李翔 女 , 25 岁 , 硕 士 M IP, M p Z热 球风 速仪 ; ,P P Z为 毕托 管 . 整个 系统 包 括 两条 工作 流程 : ( l) 正吹 过滤 含 尘气 体流 程 ; (2 ) 反 吹清 除过 滤层 流程 . L Z 实 验 系统 的工 作步 骤 如图所 示 , 正 吹流 程为 : 关 闭 阀门从 , 从 , 打 开 阀 门V I , 从 , 模 拟二 次精 除尘 的 条件 , 筛 分高 炉 粉尘 ( 颗粒 直径 5< o p m ) , 调 节 入尘 量和 风 量 , 按 二次 除尘 入 尘浓度 (5 一 10 g/ m 3 ) , 将 多灰 介质 从 阀 「I V : 吹 入流 化床 内 , 带尘 的介质 通 过放在 孔板 上 过 滤 介质 ( 此过 滤介 质 是用 直径 适 当 的沙子 ) 过 滤 , 粉 尘 留在过 滤介 质 中 , 经过 过 滤 的烟气 通 过 阀 门从逸 出 , 在 阀 门从 后 的 管道 中预 留一 测 量 口 , 使用 30 咐 型 毕托 管平 行 自动烟 尘 等速 采样 仪测量 出 口 烟气 的含 尘浓度 . 根 据入 口 气 体 的含 尘 浓度 以及 出 口 气 体 的含尘 浓度 , 按 以下 公式 可 计 算 出除 尘效 率 . DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 01. 006

VoL.26 No.1 李翔等：固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究 ·19· C n=a (1) 99.8 280 99.6 其中，a为漏风系数；C为出口含尘浓度，gm;C 为入口含尘浓度，m'. 等 260 99.2 240 反吹流程为：关闭阀门V,V,打开阀门 90 220出 V,V,在如图所示位置用鼓风机B,反吹，将过滤 98.8 介质吹到近流化状态，原来被过滤介质捕捉的粉 98.6 ◆一压力差 200 98.4 除尘率 尘被气流带走.通过管道，在阀门V2处装个粉尘 180 98.2L 收集器（布袋），收集反吹出来的粉尘， 13实验方案 t/min 图2除尘效率、压力差与时间关系图 本实验主要根据多元回归和相似原理的方 Fig.2 Relationship of dust-removing efficiency and pres- 法，探讨在以下条件下，颗粒固体颗粒床除尘器 sure drop with time 的除尘效率和压力损失的情况.(1)不同厚度滤 层；(2)不同粒度；(3)不同风速. 面积比过滤颗粒的比表面积大得多，因此细粉尘 将对不断过滤过程中含尘气体的粉尘起到进一 2实验结果 步的捕捉作用，截留效应不断显著，故其除尘效 率大大提高：再经一段时间的除尘，粉尘在颗粒 21除尘效率、压力差随时间的变化 间不断沉积，直到趋向填满的状态，此时截留效 在一定的厚度滤层、入口粉尘速度、滤料粒 应效果明显降低，尘粒与捕尘面碰撞后，有可能 径、入口风速条件下，探讨除尘效率、压力损失随 被反弹而不能粘附于其上，也可能粘附后被其他 时间变化的情况，已知布袋除尘器主要是采用滤 力的作用或气流的冲刷而又重新返回气流，这时 料（织物或毛毡）对含尘气体进行过滤，使粉尘阻 当含尘气体通过颗粒层时，有可能使原来残留在 留在滤料上，以达到除尘的目的.过滤过程分两 颗粒间隙的粉尘随着含尘气体一起带出，因而其 个阶段：首先是含尘气体通过清洁滤料，这时起 效率反有所下降. 过滤作用的主要是纤维，因而符合纤维过滤的机 图2中在过滤速度一定的情况下，压力降随 理：其次，当阻留的粉尘量不断增加，一部分粉尘 过滤粉尘的增加而增加，但到一定阶段后，压力 嵌入到滤料内部，一部分覆盖在表面上形成一层 降的增加逐渐变小.笔者认为这是因为随过滤粉 粉尘层，在这一阶段中，含尘气体的过滤，主要是 尘的增加，残留在颗粒层间隙中被捕捉的粉尘越 依靠粉尘层进行的，这时粉尘层起着比滤料更为 来越多，颗粒间隙越来越小，使气体通过颗粒层 重要的作用. 难度不断增大，因而压力降不断增大：当过滤粉 如图2所示，在上述条件下，除尘刚开始阶段 尘将颗粒间隙填满达到饱和之后，流通截面已不 除尘效率低，但随着过滤粉尘的增加，除尘效率 会继续被堵，而粉尘的粘附力小，不会再继续堆 不断增加，当粉尘增加到一定阶段，除尘效率又 集，当时的气流能量维持相对稳定的通道，处于 逐渐降低.总体平均除尘效率达到98.5%以上，在 一种平衡状态，因此压力降变化不明显 情况最好的状况下除尘效率为99.64%，与同等除 通过本实验可以得知，为得到较高的除尘效 尘器相比，除尘性能较好.在除尘过程中除尘效 率，随积灰层的增加使固体颗粒间的缝隙逐渐变 率发生变化的原因是由于在开始阶段除尘颗粒 小而使除尘效率不断提高，压力降也不断增大， 之间存在着较大的间隙，空隙率较大，而粉尘颗 但到一定阶段后，除尘效率反而降低，压力降变 粒粒径比滤料粒径小很多，此时不易发生碰撞、 化逐渐变小，因此通过本实验可以确定反吹 粘附，粉尘比较容易通过，故除尘效率相对较低： 周期. 经一段时间过滤，此时截留效应起着主导作用， 22除尘效率、压力差随滤层厚度的变化 只要尘粒与其接触，就被保留在其上，该尘粒已 通过本实验，考察不同厚度过滤层对除尘效 被捕集下来.于是粉尘在过滤过程中不断沉积于 率以及压力差的影响， 颗粒空隙间，被捕捉留在过滤层中的细粉尘由于 由图3和图4可知：随着过滤层厚度的增大， 其粒径比原过滤颗粒粒径小得多，即粉尘的比表 颗粒除尘器的除尘效率不断增大，从97.7%一直

从 , L 2 6 N o . 1 李翔 等 : 固体 颗粒床 高 温 除尘器 的等 温 实验研 究 . 1 , . 绷只乏田目 n àù” 0 凡乙八U 4Z `, “nR 2 ù, l G 叮= 口万 ( l ) 其 中 , a 为 漏风 系 数; 已 为 出 口 含尘 浓 度 ,留m 3 ; 口 为入 口 含 尘浓 度 , 留角 , . 反 吹 流 程 为 : 关 闭 阀 门v l , V ; , 打 开 阀 门 V Z , V 3 , 在 如 图所 示位 置用 鼓 风 机 B Z反 吹 , 将 过滤 介 质 吹到近 流 化状 态 , 原来 被 过滤 介质 捕捉 的粉 尘 被 气流 带走 . 通 过 管道 , 在 阀门从 处装 个 粉尘 收 集 器 ( 布 袋 ) , 收集 反吹 出来 的粉尘 . L 3 实 验方 案 本 实 验 主 要 根 据 多 元 回 归 和相 似 原 理 的方 法 , 探 讨在 以下条 件 下 , 颗 粒 固体 颗粒 床 除 尘器 的 除尘效 率 和 压力损 失 的情况 . ( 1) 不 同厚 度滤 层 ; (2 ) 不 同粒 度 ; ( 3) 不 同风速 . 9 9 . 8 9 9 . 6 9 9 . 4 9 9 . 2 9 9 . 0 9 8 . 8 9 8 . 6 9 8 . 4 9 8 . 2 哥戴酬渔芝 4t 几 t / m i l .t 介 .t 2 实验 结 果 .2 1 除尘 效 率 、 压 力差随 时间 的变 化 在 一 定 的厚 度 滤层 、 入 口 粉 尘速 度 、 滤 料 粒 径 、 入 口 风速 条件 下 , 探讨 除尘 效 率 、 压力 损失 随 时 间变化 的情 况 . 己 知布 袋 除尘 器主 要是 采用 滤 料 ( 织物 或毛 毡 ) 对 含尘气 体进 行 过滤 , 使 粉尘 阻 留在滤 料上 , 以达 到 除尘 的 目的 . 过 滤 过程 分 两 个 阶段 : 首先 是 含尘 气 体通 过 清 洁滤 料 , 这 时起 过 滤作 用 的主要 是 纤维 , 因而符 合纤 维过 滤 的机 理 ; 其次 , 当 阻留 的粉尘 量不 断增 加 , 一部 分粉 尘 嵌 入到 滤料 内部 , 一部分 覆 盖在 表面 上形 成 一层 粉 尘层 , 在 这一 阶段 中 , 含尘 气 体的过 滤 , 主 要是 依 靠粉 尘层 进 行的 , 这 时粉尘层 起着 比滤 料 更为 重 要 的作 用 . 如 图 2 所示 , 在上述 条件 下 , 除 尘刚 开始 阶段 除尘 效率 低 , 但 随着 过滤 粉 尘 的增 加 , 除尘 效率 不 断增 加 , 当粉尘 增 加到 一 定 阶段 , 除尘 效 率又 逐 渐 降低 . 总体 平均 除尘 效率 达 到 98 .5 % 以上 , 在 情 况最 好 的状况下 除尘 效 率为 9 .6 4 % , 与 同等 除 尘器 相 比 , 除尘性 能 较好 . 在 除 尘过 程 中除 尘 效 率发 生 变 化 的 原 因是 由于 在 开始 阶 段 除 尘 颗粒 之 间存在 着较 大 的 间隙 , 空隙 率较 大 , 而 粉 尘颗 粒粒 径 比滤 料 粒径 小很 多 , 此 时 不 易发 生碰 撞 、 粘附 , 粉尘 比较容易通 过 , 故 除尘 效率相 对 较低 ; 经一 段 时 间过 滤 , 此 时截留效 应起 着 主 导作用 , 只要 尘 粒 与其 接触 , 就被 保 留在其 上 , 该尘 粒 己 被捕 集 下来 . 于 是粉 尘在 过滤 过 程 中不断 沉积 于 颗粒 空 隙 间 , 被 捕捉 留在 过滤 层 中 的细粉 尘 由于 其粒 径 比原 过滤颗 粒 粒径 小得 多 , 即粉 尘 的 比表 图 2 除尘效 率 、 压 力差 与时 间关 系图 F ig . 2 eR la iot n s 卜iP o f d u s -t er m vo in g e m c i e n yC a n d P erS - s u er d功p w i t h it m e 面积 比过滤 颗粒 的 比表 面积 大得 多 , 因此细 粉尘 将 对 不 断过 滤 过 程 中 含 尘气 体 的粉 尘起 到进 一 步 的捕 捉 作用 , 截 留效 应 不 断显 著 , 故其 除 尘效 率 大大 提 高 : 再 经 一 段 时 间的 除尘 , 粉 尘 在 颗粒 间不 断沉 积 , 直 到 趋 向填 满 的状 态 , 此 时截 留 效 应 效果 明显 降低 , 尘粒 与捕 尘 面碰 撞后 , 有 可 能 被 反弹 而不 能粘 附 于其 上 , 也 可能 粘 附后被 其他 力 的作 用或 气流 的冲刷 而 又重 新返 回气 流 , 这 时 当含尘 气体 通过 颗 粒层 时 , 有 可能 使 原来 残 留在 颗 粒 间隙 的粉尘 随 着含 尘气 体 一起 带 出 , 因而 其 效 率 反有 所 下 降 . 图 2 中在 过滤 速度 一 定 的情 况 下 , 压 力 降随 过 滤 粉 尘 的增加 而 增 加 , 但 到 一 定阶 段 后 , 压 力 降的增 加 逐渐 变小 . 笔者 认 为这是 因为随 过滤 粉 尘 的增 加 , 残 留在 颗 粒层 间 隙中被 捕 捉 的粉尘 越 来 越 多 , 颗 粒 间隙越 来 越 小 , 使气 体通 过 颗粒 层 难 度 不 断增 大 , 因而 压 力 降不 断 增大 ; 当 过滤 粉 尘 将 颗粒 间 隙填满 达 到饱 和之 后 , 流 通截 面 己 不 会 继 续 被堵 , 而 粉 尘 的粘 附 力小 , 不会 再 继续 堆 集 , 当时 的气 流 能 量维 持 相对 稳 定 的通 道 , 处 于 一种 平 衡状 态 , 因此 压 力 降变化 不 明显 . 通过 本 实验 可 以得 知 , 为 得 到较高 的除 尘效 率 , 随 积灰 层 的增 加使 固体 颗粒 间 的缝 隙逐 渐变 小 而使 除 尘效 率 不 断提 高 , 压 力 降也 不 断增 大 , 但 到一 定 阶段 后 , 除尘 效 率 反而 降低 , 压 力 降变 化 逐 渐 变 小 . 因 此 通 过 本 实 验 可 以 确 定 反 吹 周 期 . .2 2 除 尘效 率 、 压 力 差 随滤 层厚 度 的 变 化 通过 本 实验 , 考 察不 同厚 度过 滤 层对 除 尘 效 率 以及 压 力 差 的影 响 . 由图 3 和 图 4 可知 : 随着 过滤 层 厚度 的增 大 , 颗 粒 除尘 器 的 除尘 效率 不 断增 大 , 从 97 . 7 % 一 直

·20 北京科技大学 学 报 2004年第1期 增加到99.5%以上：但当过滤层厚度达到一定厚 100.0 度时，除尘效率的增加逐渐变缓.在过滤速度基 80.0 本恒定的条件下，压力损失也随着过滤层厚度的 增加而不断增加：而当除尘效率的增加并不显著 60.0 时，阻力仍然急剧近于线形趋势增加.因此综合 40.0 考虑除尘效率和阻力因素可以确定过滤床层的 20.0 最佳过滤层厚度， 0.0 V 100.0 过滤速度/(m·s) 99.5 图5除尘效率与过滤速度关系图 99.0 Fig.5 Relationship between dust-removing efficiency and filtration velocity 98.5 600 98.0 500 97.5L h hh 00 滤层厚度mm 300 图3除尘效率与滤层厚度的关系 出 200 Fig.3 Relationship between dust-removing efficiency and the thickness of the filter layer 100 0 35 400 ·压力差 30 ·速度 350 过滤速度/(ms) 25 300 图6压力差与过滤速度关系 之 250 Fig.6 Relationship between pressure and filtration veloc- 15 200 150 增长趋势可以确定最佳过滤速度， 10 同时将图4与图6进行比较：在图4中，在床 100 h hs 层厚度从h增加到h,的过程中，压力差从140Pa 床层厚度mm 增加到350Pa,压力差随床层厚度增长而增长的 图4压力差与滤层厚度关系图 趋势呈线形关系；在图6中，在过滤风速从%增长 Fig.4 Relationship between pressure drop and the thick- 到的过程中，压力差从50Pa左右迅速增长到 ness of the filter layer 550Pa,压力差随过滤风速增加而增长的趋势呈 23除尘效率、压力差随含尘气体速度的变化 抛物线关系.通过比较可知，压力差随床层厚度 通过本实验，考察不同入口含尘气体速度对 增长而增长的速率小于压力差随过滤风速增加 除尘效率以及压力差的影响. 而增长的速率. 由图5和图6可知，随着入口风速的增大，除 尘效率不断降低.由开始较缓慢降低逐渐到快速 结论 降低.这是由于风速提高，扩散、重力、截留等效 (1)在优化组合配比下（考虑滤层、颗粒大小、 应都有所降低，惯性效应虽然会提高，但惯性碰 入口气体速度等参数)，固体颗粒除尘的除尘效 撞效应仅对大尘粒才有效，随着速度的快速增 率可高达99.7%以上， 长，在高风速的情况下，大尘粒的反弹和二次冲 (2)同时考虑除尘效率和压力损失二者关系， 刷也将加剧，因此除尘效率不断降低，以致后期 可得到固体颗粒床除尘器的反吹周期 大幅度降低，同时压力损失随着风速的增大而增 (3)固体颗粒床除尘的除尘效率、压力损失与 大.但在过滤速度小于的时候，除尘效率随过 过滤层厚度、进气速度等参数有关，二者相比较 滤速度的变化而变化的趋势较小，由此根据压力 可以得知入口气体速度对除尘效率、压力损失的

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 4 年 第 1 期 0 八“n” 00 n ǎ”n曰n . 00 nU00尹042 哥拱州凿芝 增 加到 9 9. 5 % 以上 ; 但 当过滤 层 厚度 达 到一 定厚 度 时 , 除 尘效 率 的增加 逐渐 变 缓 . 在 过滤 速度 基 本恒 定 的条件 下 , 压力 损 失也随着 过滤 层厚 度 的 增 加而 不断增 加 ; 而 当除尘 效率 的增 加并不 显 著 时 , 阻 力 仍然 急剧 近 于线 形趋 势 增加 . 因 此 综合 考 虑 除尘 效 率 和 阻力 因 素可 以确 定过 滤 床层 的 最 佳 过滤 层厚 度 . 99 . 0 00 nCU, 0() 00 ù o 6 “nnn 哎J 4 内山J, l 白绷只国口 9 8 . 5 9 8 . 0 vo vl h 巧 v4 V , 竹 过滤速 度 / (m · s 一 1 ) 图 5 除 尘效率 与过滤 速 度关 系图 F ig . 5 取. d o n s h ip b e 幻泞 e n d u -st er m vo i n g e m c i e n 盯 a n d 川 t r a iot n v e loc iyt o n, O C, `孟l 芝哥戴钊渔 9 7 . 5 L e司— 一 目一一 ~ 一 叫 一— ` . 一 一 J一一』 h : h : h 。 h4 h , 滤层厚 度m/ m 图 3 除尘 效率 与滤层 厚度 的关 系 F ig . 3 R e l a iot n s h iP b e 幻斤 e e n d u s t 一 er m o v in g e币c le o cy a n d ht e th i e kn 哪 o f th e n l t e r is y e r 3 5 一 4 0 0 . 压力差 . 速度 v0 V 一 V Z V 3 钱 V S 钱 过 滤速度 / (m · s 一 1 ) 图 6 压 力差 与过滤 速度 关系 F ig . 6 砒h 如 n s h ip b e 白附 en p esr s u er a n d 川atr iot n v e l o e - iyt 绷乏只图. 5 1 一 一 一 - — 一 ` 一一一 一 一 . 一 ~ 一— 二一一』 1 0 0 h , h : h , h4 h s 床 层厚 度 m/ m 图 4 压 力差 与滤 层厚 度关 系图 F i g . 4 R e la iot n s h iP b e 幻即 e n p 概 s u er d or P a n d t h e t h i e -k n e s s o f ht e 川t e r la 料 r .2 3 除 尘效 率 、 压 力差 随含 尘气 体 速度 的 变化 通 过本 实验 , 考 察不 同入 口 含 尘气 体速 度 对 除尘效 率 以及 压力 差 的影 响 . 由图 5 和 图 6 可知 , 随着入 口 风 速 的增大 , 除 尘 效率不断 降低 . 由开 始较 缓慢 降低 逐渐 到快速 降低 . 这是 由于 风速 提 高 , 扩 散 、 重力 、 截 留等 效 应 都有 所 降低 , 惯性 效应 虽 然会 提 高 , 但惯 性 碰 撞 效 应 仅对 大 尘粒 才 有 效 , 随着 速 度 的快 速 增 长 , 在 高风速 的情况 下 , 大 尘粒 的反弹 和 二次 冲 刷 也将 加 剧 , 因此 除尘 效率 不 断降低 , 以致 后 期 大幅度 降低 , 同时压 力损 失随着 风速 的增 大而 增 大 . 但 在过 滤速 度 小于 姚 的时 候 , 除尘 效率 随 过 滤 速度 的变 化而变 化 的趋势 较小 , 由此根 据压 力 增长 趋 势可 以确 定最 佳 过滤 速度 . 同时将 图 4 与 图 6 进行 比较 : 在 图 4 中 , 在床 层厚 度 从h : 增 加 到六 , 的过程 中 , 压 力 差从 14 0 P a 增加 到 35 0 P a , 压 力差 随床 层 厚度增长 而 增长 的 趋势 呈线 形关 系 ; 在 图 6 中 , 在 过滤 风速 从v0 增 长 到姚 的过 程 中 , 压 力差 从 50 aP 左 右迅 速 增长 到 5 0 P a , 压力 差 随过滤 风速 增 加而 增 长 的趋势 呈 抛物 线 关系 . 通 过 比较 可 知 , 压 力差 随床 层厚 度 增 长 而增 长 的速 率 小 于压 力 差 随过 滤 风速 增 加 而增 长 的速 率 . n0on ù、 ù亡nJO ù 内ù、 、甘 jZ `,侣且 n 亡JO ù、 é 0 八jZ `, I t 人性 ǎ . 1日, à、侧瑕驾划 3 结论 ( l) 在 优化 组合配 比下 (考 虑滤层 、 颗 粒大 小 、 入 口 气 体速 度等 参数 ) , 固体 颗粒 除 尘 的除尘 效 率可 高 达 9 . 7% 以上 . (2 ) 同时考 虑 除尘效率 和压 力损 失二 者关系 , 可得 到 固体 颗粒 床 除尘 器 的反 吹周 期 . (3 ) 固体颗 粒床 除尘 的除 尘效率 、 压 力损 失与 过滤 层 厚度 、 进 气速 度 等 参数 有关 , 二 者 相 比 较 可 以得知 入 口 气体速 度对 除尘 效率 、 压 力损 失的

VoL.26 No.1 李翔等：固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究 21· 影响比过滤层厚度对之影响大， 2夏兴样，劳家仁·新型低阻高效E-11型旋风分离器 (4)通过除尘效率、压力差随过滤层厚度变化 ).化工设备设计，1997(3少：30 实验可确定最佳过滤层厚度， 3鞍山黑色冶金矿山设计研究院.除尘设计参考资料 (⑤)固体颗粒床除尘器属于干法除尘.它结构 M.辽宁：辽宁人民出版社，1978.50 新颖，性能先进，维护方便，取材容易，是一种新 4乌索夫BH.工业气体净化与除尘器过滤器M.哈 尔滨：黑龙江科学技术出版社，1984,70 型的颗粒层除尘器：使用时无二次污染，耐高温， 5高清举，涂继伟.高炉煤气布袋除尘与球式热风炉 是城市及水源紧缺等地区高温作业工厂较为理 技术发展M北京：冶金工业出版社，1962.76 想的除尘设备， 6万成略.我国炼铁除尘技术存在的问题和改进措施 .中国环保产业，1998,12：11 参考文献 7大型、高温袋式除尘系统)，中国建材，1999,7：52 1劳家仁.一种特殊进口导流管的新型高效旋风分离 8朱钰之·玻璃针刺毡在高炉煤气除尘上的应用门， 器[).化学工程师，1988(1)：20 玻璃纤维，1998(1)少：25 Isothermal Experiment Research of a High Temperature Granular Bed Filter LI Xiang",BAI Hao",CANG Dagiang",TAO Baoguo,ZOU Zhan,MU Jianzhong 1)Metallurgy School,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)Changshu Bumer Factory,Changshu 215000,China ABSTRACT A kind of filter with sand as the percolation medium for dust-removing were discussed and designed for isothermal experiment.Through the experiment by this fiter simulating the BF top gas sub-dedusting,the effect of the thickness of the fiter layer and the filtration gas velocity upon the dust-removing efficiency and the pressure loss was investigated.Based on the experimental results,the optimized thickness of the filter layer and the optimi- zed velocity of filtration gas were confirmed. KEY WORDS dust-removing;filtration dust catcher;granular bed;dust-removing efficiency;pressure drop

V bL2 6 N 0 . 1 李翔 等 : 固体 颗粒床 高 温 除尘器 的等 温 实验研 究 . 2 1 影 响 比过 滤层 厚 度对 之 影 响大 . (4 )通过 除 尘效 率 、 压力 差 随过滤 层 厚度 变化 实 验可 确 定最 佳 过滤 层 厚度 . (5 ) 固 体颗 粒床 除尘 器属 于干 法 除尘 . 它 结构 新 颖 , 性 能 先进 , 维 护 方便 , 取 材容 易 , 是 一种 新 型 的颗粒 层 除尘器 ; 使用 时无 二次 污染 , 耐 高温 , 是 城 市及 水 源 紧 缺 等地 区高 温 作 业 工 厂较 为 理 想 的除 尘 设备 . 参 考 文 献 劳家 仁一种 特殊 进 口 导 流管 的新 型高 效旋 风分 离 器 [J ] . 化 学工程 师 , 1 98 8 ( l ) : 2 0 2 夏 兴祥 , 劳 家仁 . 新 型低 阻高 效 -E l 型旋 风 分离 器 [ J ] . 化 工设 备设 计 , 1 99 7 ( 3 ) : 30 3 鞍 山黑色 冶金 矿 山设计研 究 院 . 除尘设 计参 考资 料 [阅 . 辽 宁 : 辽宁 人 民出版 社 , 1 9 7 8 . 50 4 乌 索夫 B H . 工业 气体 净化 与 除尘器 过滤 器 [M } . 哈 尔 滨 : 黑龙 江科 学技 术 出版社 , 19 84 . 70 5 高 清举 , 涂继 伟 . 高炉 煤气 布袋 除 尘与球 式 热风 炉 技 术 发展 [M ] . 北京 : 冶金 工业 出版 社 , 19 62 . 76 6 万成 略 . 我 国炼 铁 除尘技 术存 在 的问题和 改进 措施 [ J ] . 中国环保 产业 , 19 9 8 , 12 : 1 1 7 大型 、 高温 袋式除尘系 统 [J] , 中 国建材 , 19 9 , :7 52 8 朱任 之 . 玻璃 针刺 毡在 高炉 煤气 除尘 上 的应 用 1[J . 玻 璃 纤维 , 1 9 9 8 ( l ) : 2 5 I s o ht e mr a l E xP e ir m e nt eR s e acr h o f a H i g h eT m P e r a ut r e G r a n u l ar B e d F ilt e r LI Xi a n g l ), BA I aH o , ), CA N G D啊 ia堪 ,气TA O B a o 罗碑o , ), Z O U hZ a n Z, , 叼U iaJ n z h o褚 , l ) M aet llur 留 S e h o l , nU i v e rs ity o f S e i enc e an d eT c hn o 1 0 g y B e ij in g, B e ij ign l 0 0() 83 , C hi n a 2 ) hC an g s h u B urn e r F a c t o ry , hC an g hs u 2 1 50 0 0 , hC ian A B S T R A C T A k i n d o f if lt e r iw ht s a n d as ht e P e cr o lat i o n m e d lum of r d uS t一m vo ign w er id s e us s e d an d de s l g n e d of r i s o ht erm a l e xP e r im e nt . 了恤。 u g h ht e e x P e it m e in 勿 ht i s flt e r s im u lat ign ht e B F ot P g as s ub 一 de d us it gn , het e fe e t o f het ht i e 如 e s s o f ht e if t e r l ay e r an d ht e if lt r a tion ga s v e l o e iyt uP on het du s t 一 r e m o v ign e if e i e n e y an d ht e P r e s s uer fo s w as ivn e ist g at e d . B as de on het e xP ~ e n t a l er s u lt s , het O P ti m i ez d hit c 玩 e s s of het if let r l ay er an d het o Pt im i - z e d v e l o c i yt o f if ltr iat o n g a s w e er e o n if rn l e d . K E Y W O R D S d u s 卜er m o v ign ; if ltr a t i o n d u s t e at e h e r : gr aun l ar b e d : dus t 一 er m o v ign e if e i en cy : Per s s uer d r o P