摘 要:介绍了在三维流化床颗粒层过滤器冷态试验台上采用黄砂和石英砂两种床料进行试验的初步结果,为新型流化床颗粒层过滤器过虑颗粒的优化选择提供参考依据。
关键词:流化床颗粒层过滤器;床料;石英砂
循环(ＩＧＣＣ)发电和增压流化床联合循环(ＰＦＢＣ-ＣＣ)发电等高效和清洁的燃煤能源转换系统为应用背景的一种新型高温煤气净化设备,具有过滤气流量大、净化效率高和运行维护方便等优点,在燃煤联合循环发电技术中具有良好的应用前景[1]。美国能源部Ｍｏｒｇａｎｔｏｗｎ能源技术研究中心早在上世纪90年代初就建立了新型流化床颗粒层过滤器二维冷态实验台,并进行了方柱型过滤元件的过滤性能、不同比重床料(石英砂与丙烯酸颗粒)、不同粒径床料的流化特性试验[2]。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室进一步建立了流化床颗粒层过滤器的三维冷态实验台,对流化床颗粒层过滤器的结构特点、系统组成、流化特性、内置过滤元件流化床颗粒浓度分布规律、阻力特性、运行机理和过滤性能进行了全面系统地研究,为这种新型过滤器的进一步开发并应用于工业实践奠定了理论基础[3]。本文准备介绍在这个试验台上进行的黄砂和石英砂床料对过滤压降的影响。
1 实验台架
实验台(如图1)的流化床床体为圆柱型有机玻璃管。在流化床内布置有三根圆锥型过滤元件,锥管表面敷设孔径0.13ｍｍ的不锈钢筛网。布风板采用多孔布风板、“三明治”结构。布风板上内外侧开有小眼,开孔率3.14%。上下两块布风板之间夹一张孔径0.216ｍｍ的筛网。
实验台设置有管径分别为φ108ｍｍ和φ57ｍｍ的两路进风系统,由玻璃转子流量计测量风量;在风室、流化床床体和清洁烟气集管上都设有压力测点,用Ｕ型管测压计测量。其中布风板压差为风室静压与流化床内静压之差;过滤元件压差为床内静压与过虑元件出口静压之差。
2 实验内容及结果
试验的目的是观察床料的组成和高度以及系统相关的尺寸对过滤器能运行的影响。在以前的研究中已经发现,把黄砂作物料在运行过程中磨损严重以及物料特性改变,导致系统阻力增大,过滤器稳定工作周期短。石英砂硬度高,耐磨性好,密度跟河砂差不多,故考虑采用石英砂做对比。实验中床料配比见表1和表2,石英砂和黄砂的密度分别为2.662和2.554ｇ/ｃｍ3,它们的平均粒径分别为0.326ｍｍ和0.289ｍｍ。在料高50ｍ和70ｍ时,采用黄砂和石英砂做床料,试验数据结果见图2-图5。
实验的最后都会发现一个共同点,在过滤器系j
统运行了一段时间之后风量会突然出现剧烈地波动(对应图2出现在第16ｍｉｎ,图3在9ｍｉｎ,图4在48ｍｉｎ,图5在34ｍｉｎ),导致试验无法继续进行,必须关闭风机。之所以出现剧烈波动情况,主要是随着试验的进行,越来越多的细微颗粒堆积在虑网上,其结果就是炉膛内压力一直增大,风量一直减少,当炉内压力大于送风压力时就会使得气流倒行,出现剧烈波动情况。下文谈及的稳定运行时间就是开风机到被迫关机的时间差。
对比图2和图4可以得出,采用石英砂作床料
时,过滤系统稳定运行的时间要远长于采用黄砂,而且系统各部分压力随时间变化也呈很好的线性关系。从表3和表4中可以看出,采用石砂英时,系统各部分压力和风量变化的速度比采用黄砂要小很多,这有利于系统的稳定运行。比较图3和图5同样可以得出上述的结论。尤其是当加入的黄砂量过大时,炉膛压力急剧变大,不到2ｍｉｎ就超过量程,故图3中缺少炉膛绝对压力的曲线;而且过滤元件的初始压力较之50ｍｍ时大了一倍,布风板的初始压力则少了3ｋＰａ,导致风机出力不够,因而起始风量也跟着少了50ｍ3/ｈ。综上所述石英砂比黄砂更适合作新型流化床颗粒层过滤器的过滤床料。
3 结论与展望
从实验结果可以发现:采用石英砂作床料时系统稳定运行时间远远长于采用黄砂,系统各部分的压力增减呈线性关系,有利于系统稳定运行,但是在系统没有物料循环时,不管采用石英砂还是黄砂,最后都会出现风量剧烈波动情况。因此保持元件表面颗粒层合适厚度是维持过滤器长期稳定运行的关键。
下一步工作打算围绕保持元件表面颗粒层稳定性,研究床料循环再生的最优方案,将去除了细灰的再生床料回送入流化床,稳定料层高度,进而利用强烈湍流运动的床料粒子对元件表面颗粒层的清洁作用,维持元件表面颗粒层在恰当的范围内,使得过滤系统能有更长周期的稳定运行。
上海联兵环保科技有限公司
地址：上海市松江区工业区茸北分区茸阳路69号
总机：021-51691929
传真：021-57784244
免费电话：400-600-5030
技术支持：13641659499
E-mail：zhanglianbing@126.com
http://www.shlbhb.com
最近更新