高温气体过滤技术与设备

目录 前言 第1章 引言 1 1.1 高温气体净化与气固分离技术 1 1.2 高温气固分离技术的发展历程 3 1.3 高温气固分离技术的工程应用领域 8 1.3.1 燃煤增压流化床燃烧联合循环发电技术 8 1.3.2 整体煤气化联合循环发电技术 12 1.3.3 煤气化技术 15 1.3.4 粉煤热解技术 17 1.3.5 催化裂化烟气能量回收系统 18 1.3.6 催化裂化汽油吸附脱硫工艺 20 1.3.7 生物质气化工艺 21 1.3.8 垃圾焚烧和热解工艺 22 1.3.9 冶金过程高温烟气和煤气的余热利用 23 1.4 高温气固分离要求及相关标准 24 1.4.1 燃气轮机叶片等部位的气固分离要求 24 1.4.2 燃料电池等对生物质燃气的净化要求 26 1.4.3 环境排放标准对气体净化的要求 26 参考文献 27 第2章 高温气固分离设备的性能对比 30 2.1 高温气固分离技术的主要类型和特点 30 2.2 高温旋风分离器 33 2.2.1 高温旋风分离器的结构型式及应用 33 2.2.2 高温旋风分离器的性能测定与分析 39 2.2.3 高温旋风分离器内的流动特性 44 2.3 高温静电除尘器 46 2.3.1 主要结构型式 46 2.3.2 温度对静电除尘器性能的影响 49 2.3.3 高温静电除尘过程的影响因素分析 52 2.4 颗粒层过滤器 56 2.4.1 颗粒层过滤器的特点 56 2.4.2 颗粒层过滤器的主要类型 57 2.4.3 温度对颗粒层过滤器性能的影响 69 2.5 高温刚性过滤器 70 2.5.1 高温刚性过滤元件的特点 70 2.5.2 高温过滤器的结构型式 72 参考文献 74 第3章 高温过滤元件的类型和性能 78 3.1 高温过滤元件的分类及发展概况 78 3.1.1 高温过滤元件的分类 78 3.1.2 高温过滤元件的发展历程 80 3.2 高温过滤元件的主要性能及其检测方法 83 3.2.1 过滤元件的主要性能要求 83 3.2.2 过滤元件的力学性能检测方法 86 3.2.3 过滤元件的抗热震性检测方法 99 3.2.4 过滤元件的抗腐蚀性能检测方法 101 3.2.5 过滤元件的抗热疲劳性能检测方法 102 3.2.6 过滤元件的过滤性能检测方法 103 3.3 陶瓷粉末过滤元件 107 3.3.1 试管式过滤管 107 3.3.2 通管式过滤管 119 3.3.3 错流式陶瓷过滤元件 123 3.3.4 蜂窝式陶瓷过滤元件 126 3.3.5 其他型式的陶瓷过滤元件 128 3.4 陶瓷纤维过滤管 132 3.4.1 各种纤维过滤袋的耐温性能 132 3.4.2 陶瓷纤维刚性过滤管的材料组成和性能 134 3.5 催化与过滤复合元件 136 3.5.1 烟气脱硝与颗粒物分离的催化过滤元件 136 3.5.2 合成气中焦油脱除与颗粒物分离的催化过滤元件 139 3.5.3 烟气中挥发性有机物脱除与颗粒物分离的催化过滤元件 142 3.6 金属材料过滤元件 142 3.6.1 多孔金属材料过滤元件的发展概况 142 3.6.2 金属粉末烧结过滤管 143 3.6.3 金属纤维烧结过滤元件 148 3.6.4 多层金属丝网过滤元件 149 参考文献 151 第4章 粉尘层的形成及其结构特性 157 4.1 过滤元件表面粉尘层的形成及清除过程 157 4.1.1 粉尘层的形成与脉冲反吹清灰过程 157 4.1.2 表面粉尘层结构和脉冲反吹清灰性能的试验测定 162 4.2 粉尘层的主要物性参数 164 4.2.1 粉尘层的颗粒物性 164 4.2.2 粉尘层的孔隙结构参数 167 4.2.3 粉尘层颗粒间的团聚强度及其测试方法 169 4.3 过滤气体参数对粉尘层结构的影响 174 4.3.1 粉尘层的动态压缩特性 174 4.3.2 操作参数对粉尘层结构的影响 179 4.3.3 粉尘层的压降计算模型 187 4.4 粉尘层架桥现象及其分析 190 4.4.1 粉尘层内颗粒的高温烧结特性 190 4.4.2 粉尘层内颗粒间的低温共熔现象 196 4.4.3 粉尘层架桥现象 200 参考文献 208 第5章 脉冲反吹清灰过程及其流动特性 211 5.1 脉冲反吹清灰过程 211 5.1.1 刚性过滤管脉冲反吹系统的组成 211 5.1.2 刚性过滤管脉冲反吹清灰过程 213 5.1.3 清灰效率的测定方法 215 5.2 脉冲反吹清灰过程瞬态压力特性 224 5.2.1 脉冲反吹系统的瞬态压力变化 225 5.2.2 过滤管的渗透性对动态压力波形的影响 232 5.2.3 刚性过滤管内外压力差波形评价方法 235 5.2.4 过滤管表面粉尘层对压力差波形的影响 237 5.2.5 脉冲反吹清灰过程中的流动特性 239 5.2.6 脉冲反吹系统流动模型 242 5.3 脉冲反吹过程中过滤管内外瞬态流动特性 246 5.3.1 过滤管内外瞬态流动特性的测试方法 246 5.3.2 过滤管内外压力差波形的测定 248 5.3.3 过滤管内外瞬态速度场的测定与分析 250 5.3.4 过滤管内外瞬态流场的模拟与分析 253 5.3.5 过滤管脉冲反吹引射性能的测定与分析 256 5.3.6 脉冲反吹清灰过程的图像分析 259 5.3.7 过滤器内气固两相流动特性的模拟分析 262 5.4 粉尘层脉冲反吹清灰模型 263 5.4.1 基于粉尘层压降动态变化的清灰模型 263 5.4.2 基于粉尘层厚度分布的清灰模型 265 5.4.3 基于粉尘层形成年龄的清灰模型 267 5.4.4 基于断裂力学理论的粉尘层清灰模型 271 5.4.5 基于粉体力学应力理论的粉尘层清灰模型 275 5.5 新型脉冲反吹系统 278 5.5.1 压力脉冲耦合清灰系统 278 5.5.2 旋风分离器与过滤器耦合装置 280 参考文献 282 第6章 高温气体过滤器的结构型式 287 6.1 试管式过滤器 287 6.1.1 单层结构过滤器 288 6.1.2 多束多层结构过滤器 300 6.1.3 倒置式结构过滤器 317 6.1.4 两端支撑结构的多层过滤器 321 6.2 通管式过滤器的结构型式 322 6.3 错流式和蜂窝式过滤器的结构型式 327 6.3.1 错流式过滤器 327 6.3.2 蜂窝式过滤器 330 6.4 高温过滤器的设计 332 6.4.1 高温过滤器的设计参数 332 6.4.2 PFBC和IGCC工艺用高温过滤器的主要设计参数 334 参考文献 339