陶瓷过滤器清灰特性研究

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陶瓷过滤器因具有耐高温、过滤效率高、抗磨损的优点,近年来逐渐应用于高温环境下的除尘。然而,陶瓷滤管作为一种耐高温滤料,目前对其清灰效果的研究还较少。本文针对陶瓷过滤材料除尘器,在不同喷吹参数(喷吹压力、喷吹距离、喷孔直径、脉冲宽度及喷孔位置)和喷嘴结构(喷射孔、扩流喷嘴、圆管喷嘴及文丘里喷嘴)下清灰性能的变化规律进行了实验研究。本文首先通过喷吹实验测试陶瓷滤管的动态压力变化规律,得出陶瓷滤管的压力波形与传统的滤袋和滤筒不同,其测壁压力瞬间达到峰值后,压力下降的速度较滤筒和滤袋缓慢;其峰值压力随着喷吹压力、喷孔直径的增大而增加,随喷吹距离的增加先增加后减小,脉冲宽度对峰值压力影响不大。同时对最大峰值压力下的喷吹距离进行了分析,得出随喷孔直径的增加,射流角呈现递增的二次抛物线关系,与传统射流角设计为固定值不同,这种差异会使得实验测试的最佳喷吹距离比理论计算的结果小,并得到适用于陶瓷过滤器的最佳喷吹距离与喷孔直径之间的数学表达式:S=[(D-d)/2]/tan[(3.00429d~2-37.05097d+141.60651)/2],为实际工程中喷吹距离的设计提供参考。当喷孔离脉冲阀越远,侧壁压力峰值(即复合压力)越大,在孔口比一致的条件下,不同喷孔直径的耗气量变化不大。当达到相近的复合压力(其中d=8mm,P=250k Pa的工况与d=10mm,P=200k Pa的工况的平均复合压力相当)时,d=8mm一次喷吹后的耗气量增加了20.18%,但单位面积的清灰耗气量减小了19.9%,在保证清灰效果相同的前提下减小了能耗。其次,使用纹影仪拍摄不同喷嘴在脉冲喷吹过程中的气流流场。结果表明:沿喷吹管的流动惯性与沿喷射孔的静压差会产生两个方向的分速度,两个方向的分速度使喷孔出流存在气流偏斜现象,而扩流喷嘴、圆管喷嘴与文丘里喷嘴由于限制了喷吹管内的流动惯性,使从喷嘴射流出来的气流均为静压差产生的速度,纠正了气流的偏斜状态。在相同的喷吹压力下,测试了侧壁压力峰值沿滤管长度方向上的变化规律,其得出带有扩流喷嘴不但纠正了气流偏斜,而且将峰值压力提高了2.07%,而圆管喷嘴和文丘里喷嘴虽然纠正了气流的偏斜,但是峰值压力要比喷射孔低,分别降低了8.22%和51.9%,清灰效果不如喷射孔。最后,搭建了陶瓷过滤器可视化覆粉实验台,通过高速摄像仪拍摄的粉尘剥离过程,得出粉尘从滤管上的剥落主要分为三个过程:分别为粉尘破坏过程、粉尘脱离过程、粉尘坠落过程。其中峰值压力越大,粉体膨胀的越大,产生的裂纹越多,分裂成的粉尘碎片越小,清灰效果越好。当侧壁压力峰值小于4000Pa时,滤管表面会附着“斑块”残留,不利于长周期清灰;当侧壁压力峰值大于5000Pa时,滤管表面几乎没有“斑块”,实现了有效清灰。
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