高溫氣體過濾技術與設備

前言

第1章 引言 1

1.1 高溫氣體凈化與氣固分離技術 1

1.2 高溫氣固分離技術的發(fā)展歷程 3

1.3 高溫氣固分離技術的工程應用領域 8

1.3.1 燃煤增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術 8

1.3.2 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術 12

1.3.3 煤氣化技術 15

1.3.4 粉煤熱解技術 17

1.3.5 催化裂化煙氣能量回收系統(tǒng) 18

1.3.6 催化裂化汽油吸附脫硫工藝 20

1.3.7 生物質(zhì)氣化工藝 21

1.3.8 垃圾焚燒和熱解工藝 22

1.3.9 冶金過程高溫煙氣和煤氣的余熱利用 23

1.4 高溫氣固分離要求及相關標準 24

1.4.1 燃氣輪機葉片等部位的氣固分離要求 24

1.4.2 燃料電池等對生物質(zhì)燃氣的凈化要求 26

1.4.3 環(huán)境排放標準對氣體凈化的要求 26

參考文獻 27

第2章 高溫氣固分離設備的性能對比 30

2.1 高溫氣固分離技術的主要類型和特點 30

2.2 高溫旋風分離器 33

2.2.1 高溫旋風分離器的結(jié)構型式及應用 33

2.2.2 高溫旋風分離器的性能測定與分析 39

2.2.3 高溫旋風分離器內(nèi)的流動特性 44

2.3 高溫靜電除塵器 46

2.3.1 主要結(jié)構型式 46

2.3.2 溫度對靜電除塵器性能的影響 49

2.3.3 高溫靜電除塵過程的影響因素分析 52

2.4 顆粒層過濾器 56

2.4.1 顆粒層過濾器的特點 56

2.4.2 顆粒層過濾器的主要類型 57

2.4.3 溫度對顆粒層過濾器性能的影響 69

2.5 高溫剛性過濾器 70

2.5.1 高溫剛性過濾元件的特點 70

2.5.2 高溫過濾器的結(jié)構型式 72

參考文獻 74

第3章 高溫過濾元件的類型和性能 78

3.1 高溫過濾元件的分類及發(fā)展概況 78

3.1.1 高溫過濾元件的分類 78

3.1.2 高溫過濾元件的發(fā)展歷程 80

3.2 高溫過濾元件的主要性能及其檢測方法 83

3.2.1 過濾元件的主要性能要求 83

3.2.2 過濾元件的力學性能檢測方法 86

3.2.3 過濾元件的抗熱震性檢測方法 99

3.2.4 過濾元件的抗腐蝕性能檢測方法 101

3.2.5 過濾元件的抗熱疲勞性能檢測方法 102

3.2.6 過濾元件的過濾性能檢測方法 103

3.3 陶瓷粉末過濾元件 107

3.3.1 試管式過濾管 107

3.3.2 通管式過濾管 119

3.3.3 錯流式陶瓷過濾元件 123

3.3.4 蜂窩式陶瓷過濾元件 126

3.3.5 其他型式的陶瓷過濾元件 128

3.4 陶瓷纖維過濾管 132

3.4.1 各種纖維過濾袋的耐溫性能 132

3.4.2 陶瓷纖維剛性過濾管的材料組成和性能 134

3.5 催化與過濾復合元件 136

3.5.1 煙氣脫硝與顆粒物分離的催化過濾元件 136

3.5.2 合成氣中焦油脫除與顆粒物分離的催化過濾元件 139

3.5.3 煙氣中揮發(fā)性有機物脫除與顆粒物分離的催化過濾元件 142

3.6 金屬材料過濾元件 142

3.6.1 多孔金屬材料過濾元件的發(fā)展概況 142

3.6.2 金屬粉末燒結(jié)過濾管 143

3.6.3 金屬纖維燒結(jié)過濾元件 148

3.6.4 多層金屬絲網(wǎng)過濾元件 149

參考文獻 151

第4章 粉塵層的形成及其結(jié)構特性 157

4.1 過濾元件表面粉塵層的形成及清除過程 157

4.1.1 粉塵層的形成與脈沖反吹清灰過程 157

4.1.2 表面粉塵層結(jié)構和脈沖反吹清灰性能的試驗測定 162

4.2 粉塵層的主要物性參數(shù) 164

4.2.1 粉塵層的顆粒物性 164

4.2.2 粉塵層的孔隙結(jié)構參數(shù) 167

4.2.3 粉塵層顆粒間的團聚強度及其測試方法 169

4.3 過濾氣體參數(shù)對粉塵層結(jié)構的影響 174

4.3.1 粉塵層的動態(tài)壓縮特性 174

4.3.2 操作參數(shù)對粉塵層結(jié)構的影響 179

4.3.3 粉塵層的壓降計算模型 187

4.4 粉塵層架橋現(xiàn)象及其分析 190

4.4.1 粉塵層內(nèi)顆粒的高溫燒結(jié)特性 190

4.4.2 粉塵層內(nèi)顆粒間的低溫共熔現(xiàn)象 196

4.4.3 粉塵層架橋現(xiàn)象 200

參考文獻 208

第5章 脈沖反吹清灰過程及其流動特性 211

5.1 脈沖反吹清灰過程 211

5.1.1 剛性過濾管脈沖反吹系統(tǒng)的組成 211

5.1.2 剛性過濾管脈沖反吹清灰過程 213

5.1.3 清灰效率的測定方法 215

5.2 脈沖反吹清灰過程瞬態(tài)壓力特性 224

5.2.1 脈沖反吹系統(tǒng)的瞬態(tài)壓力變化 225

5.2.2 過濾管的滲透性對動態(tài)壓力波形的影響 232

5.2.3 剛性過濾管內(nèi)外壓力差波形評價方法 235

5.2.4 過濾管表面粉塵層對壓力差波形的影響 237

5.2.5 脈沖反吹清灰過程中的流動特性 239

5.2.6 脈沖反吹系統(tǒng)流動模型 242

5.3 脈沖反吹過程中過濾管內(nèi)外瞬態(tài)流動特性 246

5.3.1 過濾管內(nèi)外瞬態(tài)流動特性的測試方法 246

5.3.2 過濾管內(nèi)外壓力差波形的測定 248

5.3.3 過濾管內(nèi)外瞬態(tài)速度場的測定與分析 250

5.3.4 過濾管內(nèi)外瞬態(tài)流場的模擬與分析 253

5.3.5 過濾管脈沖反吹引射性能的測定與分析 256

5.3.6 脈沖反吹清灰過程的圖像分析 259

5.3.7 過濾器內(nèi)氣固兩相流動特性的模擬分析 262

5.4 粉塵層脈沖反吹清灰模型 263

5.4.1 基于粉塵層壓降動態(tài)變化的清灰模型 263

5.4.2 基于粉塵層厚度分布的清灰模型 265

5.4.3 基于粉塵層形成年齡的清灰模型 267

5.4.4 基于斷裂力學理論的粉塵層清灰模型 271

5.4.5 基于粉體力學應力理論的粉塵層清灰模型 275

5.5 新型脈沖反吹系統(tǒng) 278

5.5.1 壓力脈沖耦合清灰系統(tǒng) 278

5.5.2 旋風分離器與過濾器耦合裝置 280

參考文獻 282

第6章 高溫氣體過濾器的結(jié)構型式 287

6.1 試管式過濾器 287

6.1.1 單層結(jié)構過濾器 288

6.1.2 多束多層結(jié)構過濾器 300

6.1.3 倒置式結(jié)構過濾器 317

6.1.4 兩端支撐結(jié)構的多層過濾器 321

6.2 通管式過濾器的結(jié)構型式 322

6.3 錯流式和蜂窩式過濾器的結(jié)構型式 327

6.3.1 錯流式過濾器 327

6.3.2 蜂窩式過濾器 330

6.4 高溫過濾器的設計 332

6.4.1 高溫過濾器的設計參數(shù) 332

6.4.2 PFBC和IGCC工藝用高溫過濾器的主要設計參數(shù) 334

參考文獻 3392100433B

《高溫氣體過濾技術與設備》綜合分析了近30多年來高溫氣體過濾技術與設備方面的研究與進展。首先回顧了高溫氣固分離技術的發(fā)展歷程和應用背景，比較了各種高溫氣固分離設備的性能特點和適用范圍；然后著重介紹了由金屬過濾元件和陶瓷過濾元件組成的高溫氣體過濾器，闡述了過濾元件的制備工藝和性能特點，分析了過濾元件表面粉塵層的結(jié)構特性、脈沖反吹系統(tǒng)組成及過濾元件的循環(huán)再生性能，論述了由高溫過濾元件組成的過濾器結(jié)構型式、現(xiàn)場試驗和工程應用概況。

本書介紹了過濾技術概論，顆粒和液體及料漿的性質(zhì)，過濾和壓榨理論，計算流體力學在過濾技術應用進展等過濾理論的新成果；闡述了過濾介質(zhì)、濾餅洗滌和濾餅脫水、預處理技術，十字流動態(tài)過濾技術，膜過濾，生物過濾，借助電場、磁場、聲場的過濾，流體過濾技術的革新，固液分離技術研究進展等最新過濾技術；重點介紹了常用及新型過濾機、輔助設備和系統(tǒng)調(diào)試、過濾式離心機、過濾機的設計計算、過濾實驗與選型等實用技術；還介紹了過濾技術在選礦、冶金、煤炭、石油、化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)生產(chǎn)及其他領域中的應用?！缎滦蛯嵱眠^濾技術(第3版)》可供從事過濾技術的研究、設計、制造、使用、營銷的工程技術人員參考使用，也可作為大專院校相關專業(yè)師生的教學參考書。

在我國，工業(yè)氣體設備的發(fā)展迅速，已廣泛應用于冶金、石油化工、化肥、城市煤氣化、機械、電子、玻璃、化纖等行業(yè)。

我國工業(yè)氣體設備的發(fā)展有以下特征：

1、我國工業(yè)氣體分離設備的發(fā)展迅速，氣體設備擁有量居世界第一。截止2002年底，我國大中型空分設備（1000m3/h以上制氧機或相當于此規(guī)模的1500m3/h純氮設備）的擁有量已達到800套左右，至于1000m3/h以下的制氧機、1500m3/h以下的純氮設備，非低溫（變壓吸附和膜分離）制氧制氮設備制氫設備二氧化碳設備和乙炔設備的數(shù)量就更多了。

2、隨著近2~3年大型氣體設備的發(fā)展，數(shù)量迅速上升，液體設備和液化設備也不斷在增加，我國低溫液體的資源越來越豐富，形成了液氧、液氨和液氬旺盛的銷售市場。

3、從事氣體設備制造的企業(yè)像雨后春筍般在全國各地紛紛建立。我國氣體設備的發(fā)展成果顯著：粗略統(tǒng)計具有一定規(guī)模的氣體設備制造及成套廠約有400余家，大致分布為：

深冷法氣體設備制造廠及成套廠~40個

變壓吸附和膜分離氣體設備制造廠~100個

制氫設備（水電介法和變壓吸附法）制造廠~10個

終端氣體凈化設備制造廠~20個

低溫液體貯槽制造廠~51個

低溫液體泵汽化器匯流排制造廠~30個

氣囊和氣瓶制造廠~20個

空氣過濾器制造廠~10個

吸附劑和摧化劑生產(chǎn)廠~30個

規(guī)整填料和散堆填料生產(chǎn)廠~20個

保溫材料（珠光砂）生產(chǎn)廠~10個

氣體分析儀制造廠~25個

冷凍法壓縮空氣凈化設備制造廠~30個

冷凍機（冷水機、低溫預冷器）~35個

氣體閥門（自動閥、氣瓶閥、低溫閥）制造廠~25

氣體設備配件生產(chǎn)廠~10個

氣瓶試壓設備制造廠~5個

綜合以上說明，我國工業(yè)氣體設備的發(fā)展迅速，市場的競爭愈演愈烈，企業(yè)要想在市場中有一定的份額，除了要不斷提高產(chǎn)品的質(zhì)量外，更要注重宣傳企業(yè)的形象和產(chǎn)品形象，樹立自己的品牌。

設備簡介

一般氣體設備帶都具備以下特點：

1. 鋁合金材質(zhì)噴塑表面處理，外表美觀、耐磨、易清潔

2. 有單腔、雙腔兩種結(jié)構

3. 氣體終端帶透明罩

4. 電路氣路分離型雙通道，安全可靠

5. 安裝、維修方便

6. 顏色可按用戶要求定制

7. 氣體管道經(jīng)過100%氣密性測試

8. 可裝載多種電氣設備及氣體插座，包括照明燈、閱讀燈、特殊用途燈、電源插座、電話或網(wǎng)絡插座、電氣開關、醫(yī)用氣體插座、護士呼叫系統(tǒng)等