先进燃煤联合循环高温陶瓷过滤器研究

深入研究了先进燃煤联合循环高温煤气(烟气)陶瓷过滤元件的过滤机理、过滤流动及过滤特性,为今后合理地设计及优化陶瓷过滤元件结构、解决工程实际难题提供可靠的理论依据。 通过对影响陶瓷过滤元件过滤性能的几种重要机制以及重要影响因素的研究,提出了过滤元件“实际分级最小厚度”概念,为今后陶瓷过滤元件的优化设计提供必要的理论依据。 深入分析了主要流动参数和结构参数对于陶瓷过滤器过滤效率和压力降等特性的影响。结果表明,直径为20 μm 左右的陶瓷颗粒组成的陶瓷过滤介质,对于含尘气体中直径为5 μm 的灰尘颗粒具有很高的分级过滤效率,而且压降较小,对应的实际分级最小厚度为几百微米左右,适合于IGCC 的高温陶瓷过滤元件采用。 为了减小或消除陶瓷过滤元件之间的粉尘“架桥”现象,首次提出非均匀孔隙率陶瓷过滤元件的概念,推导出孔隙率、孔隙流速以及陶瓷过滤元件内外压降等参数沿轴向分布函数的表达式,对其可用性作了论证。 进一步完善和改进了陶瓷过滤器试验装置对试验系统除尘系统的关键部件。对新研制的微细微量固体颗粒螺旋加料器的标定实验表明,对于20μm 左右的神木煤粉,流量可以准确控制在0.1 g /min 到5g /min 之间。对于颗粒平均直径为10 μm 左右的石英沙,流量可以准确控制在0.3 g/min到16g /min 之间。 试验表明,陶瓷过滤元件沿轴向的不同位置,压降和孔隙流速有较大的差别;压降与流量关系曲线的非线性区将导致流动损失的增加。因而采用非均匀孔隙率的陶瓷过滤元件或锥状截面的陶瓷过滤元件是合适的。 陶瓷过滤元件沿轴向各部位脉冲压力峰值随着喷射压力的增大而增大。多数情况下,动态压力曲线呈现“W”型。在不同的喷吹压力和脉冲宽度下,“W”型曲线可能退化为“N”型曲线或“L”型曲线。给出了为保证反吹系统性能的实现以及降低能耗应该采取的措施。