烧结金属过滤式除尘技术研究

燃煤增压流化床部分煤气联合循环8，发电技术，即第代PFBCCC技术，集中了循环流化床增压流化床联合循环和整体煤气化联合循环大洁净煤技术的优点，有着系统相对简单，电站投资和电价相对较低的特点。这是项特别适合我国国情的洁净煤发电技术。发展这种技术的关键之是实现含尘煤气的过滤式除尘技术，以满足燃气轮机运行和环境保护的要求，是目前迫切需要解决的关键技术。

烧结金属多孔材料通过复合压制和真空或保护气氛烧结等工艺制备而成。具有良好的耐温性和优良对材料渗透性能和机械强度进行合理的匹配与设计。

烧结金属过滤器的过滤机制以层微孔和滤饼捕捉为主，具有优异的反洗再生特性，可以长期反复使用，特别适应于系统连续化运行和自动化操作等先进过滤技术的发展。本文以烧结金属过滤介质为对象进行过滤目前，以刚性烧结金属微孔材料为核心的净化分离技术与设备的开发应用，已被列入国家九重点科技成果推广项目，在各个工业领域有着良好的应用前景和广阔的市场开发潜力。国内些研究单位，如山西煤化所冶金部钢铁研究总院等开展了这方面的技术研宄和试验2.以往的研究明过滤速度对压降和过滤效率有显着影响，但随着过滤气流量的增大，过滤速度的，加与过滤压降过滤装置的制造运行成本等因素产生了矛盾，需要从其他途径改进和优化过滤元件。

为了提高金属过滤器的效率，可以利用以下途径通过采用高频或脉冲电晕放电技术提高尘粒的荷电量；或者通过金属层结构的组合和优化等。显然第种成本要低，利于推广。本文着重探讨第类情况。

1非均匀的过滤介质近几年来，国外许多学者对过滤器在积尘情况下拟研究，取得了定的成果61.

传统的烧结金属过滤器有它的限制，如普通不锈钢金属层般厚度为3mm左右，由此产生了相当大的压降，并且降低了过滤器反吹清洗的效率。虽然金属层需要定的厚度保证足够的机械强度，但对于颗粒的除尘没有太大的意义，研究己发现含尘气体的过滤分离主要发生在过滤介质的层。相对于传统均匀烧结金属介质，不均匀处理的烧结金属层对于过滤有明显过滤器的寿命。

层比较致密的活性金属过滤层，这是通过定的烧结工艺用同样的金属制成的，对于面过滤介质，紧密滤压降明显降低了，也意味着反吹清洗会相对容易些。

对于过滤机理的进步认识有助于不断提高过滤器的性能。

些研究人员进行了简单气体过滤试验同时进行⑷均匀⑶不均匀气体分析相同状况下非均匀的有更高的过滤精度非均匀述如下相关假设，因为气流中颗粒浓度较低，不考虑颗粒对气流流动的影响；气体不可压缩，气流密度和温度不变；多孔介质两侧的温度差较小，而在多孔介质内部，其导热和对流换热系数都较大，故可以认为多孔介质内的流动是等熵流动，不考虑热交换的影响。

采用维轴对称质量方程以及动量方程8质量平衡方程其中是轴坐标是径坐标是轴向速度是径向速度。5为加入到连续相中的质量以及自定义的源项，只为水力半径。

漠拟计算，此软件是实用的计用结构性及非结构性网格可完艮体积法炉1也6，1；项，和是规定的矩阵。在多对于压力梯度有贡献，压降和成比例。

孔介质是内部阻力因子，简单的指定其它项为零。

化的实际模型，近似问的边占度，尸定义为多孔介质源项。源分是粘性损失项，310，另铟粒尺寸μm 2过滤元件内的流动状况由于本文研宄过滤介质层的结构变化对于过滤的影响，至于过滤元件是矩形管道还是柱形管道在这不予着重考虑，3为过滤元件的几何结构截面简。由此探讨元件内的维流动。4气体由右侧通道进入，上壁面和下壁面为烧结金属介质，两侧面和底部为封闭面，气体从金属过滤介质流出。结构过滤体通道数量越多，过滤面积越大。

使用多孔介质单元模型进行模拟计算。其模型描为应力张量为米项由两部分组成，部个是内部损失项孔介质单元中，动量损5流体速度或速度方阵和别为对角阵和！

界条件为算流体力学程序。

成任何模型，再以有6它利，出，迅速求得所需之结果。6为进气端口宽度50mm，取L长为400mm.模拟计算工况参数入口压力为1.0，流速0.。流体密度参数为1.2971加3，流体粘度设为1.58，534.出口处的介质渗透率设为接近开口端的速度要小，成渐增趋势，至开口端又呈渐缩趋势。

3过滤层的优化设计流动速度对于过滤式介质的压降有重要的影响，5xlO2LAnill，cm2，Pa.5，6给出了流场的两个方向的速度分布，两的速度矢量是样的在5上用箭头显速度方向。

由5，6显流场中的速度近似轴向对称，分布是不均匀的，这和过滤器结构相关。过滤器上下出0为金属壁面，底部封闭，产生速度梯度向底部趋向于零。模拟得到过滤元件中上部区域的速度为最大，此处向速度相对入口甚至产生了加速的现象。此区域模拟结果还显6接近壁面处向速度达到最大，这在曲线从而很大程度上决定了整个过滤器的压降。很多研究人员对此已经做过大量的研究。对于不断增长的煤气净化处理量和控制设备成本因素的考虑，需要更深层次的优化过滤介质的结构。事实上元件内流动的不均匀性为优化提供了前提。

过滤体内的流动般常被简单的当作维流动，忽略了轴线方向上压力速度的分布不均，虽然简化了计算，但对于过滤体的设计和进步优化带来了困难。

上节对过滤体内的流动状况进行了研究，为过滤件的优化提供了定的依据。

进行数据处理并生成沿壁面处的速度分布如下褶皱的过滤金属层结构广泛用于各种工业应用中，其结构紧凑，比普通的板式过滤层拥有更大的过滤面积，由此也降低了过滤气体的面速度。提高了尘粒度对于不同结构参数褶皱过滤层的压降的影响。可以设计这样个简单试验装置9，过滤层介质被安装于个有机玻璃输送管内，并用垫圈固定，用压力计测量压差，在过滤层面安装若干热线风速计，其平均值作为面速度。输送管的长度满足气体的充分发展。

中显过滤层为型结构，基于烧结金属的良好机械性易于加工制造。过滤层的褶皱厚度片为试验件4.5.分别得到压降，便于比较显如下⑷设备主体化过滤层意位褶皱数量的变化对于压降也有着定的影响，中给出了直观的比较，可以看出单位厘米褶皱数量为1 1.5和4.5时，总体压降相对比较大，单位厘米褶皱数量为34时总体压降相对较小，单位厘米褶皱数量为2.5时总体压降最小。

以上两同时给出了模拟曲线。由5，6可以看为0.05以8时压降随单位褶皱数量变化的曲线趋势。

到流场中速度的不均，因此金属过滤层面速度分布随着单位厘米褶皱数量的增大，压降由大变小后又也是不均的，7，8显，元件封闭端和向的速度较，19942012ChinaAcademicJoimial褶皱数量cm升高，近似于个次曲线，由可以找到对应与最小压降的最佳值，这对于过滤结构的优化是有实际意义的。可以认为对于不同的壁面速度，改变过滤层上的褶皱数量能得到相应的最低压降。由此可以得出，针对过滤面状况的不致，特别是速度的不均匀性，改变金属过滤壁面糟皱数量的方法提高过滤效率是可以实现的。4结论和展望根据过滤器的过滤原理，不均匀的过滤层设计延长了过滤器的寿命，减少了材料消耗，提高了过滤精度。模拟研究显了过滤体内的维流动状况，为过滤层的结构优化设计提供了定依据。褶皱的过滤层设计对过滤压降有定的效应，本文研究定速度下单位厘米不同的褶皱数量的变化对压降产生了显着影响，且取得最佳值是可以实现的。过滤气体流动的复杂性给优化带来了很多困难，根据流动参数如速度温度的变化，同时改变过滤结构的变化，由此减小运行成本，提高过滤效率将作为进步的研宄方向。