收藏本站
《华中科技大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氧化铝在布袋上沉积和吸附HF规律研究

汪家琼  
【摘要】:在铝电解行业,广泛使用布袋除尘器净化铝电解烟气中的氧化铝粉尘和HF有毒气体。布袋上形成均匀的粉尘层不但能过滤微小粉尘,还具有吸附HF的作用。在兼顾压降的情况下,为了使粉尘层具有更好的吸附HF的效果,本文综合应用数值方法、理论分析和实验方法对氧化铝粉尘在布袋上沉积和吸附HF规律进行了研究。用数值方法对布袋除尘器内部流场进行了分析,提出了结构优化方案。实验研究了氧化铝在布袋上沉积、布袋过滤压降和沉积层吸附HF的规律;拟合了粉尘沉积层厚度分布与平均过滤速度、粉尘含量、单位过滤面积加料量及布袋长度的关系式。从理论上对除尘器内氧化铝颗粒进行了受力分析,在前人一维压降模型的基础上,推导了与粉尘层厚度关联的过滤压降二维模型,对布袋除尘器的除尘机理、氧化铝颗粒吸附氟化氢吸附机理进行了分析,建立了氧化铝在布袋上沉积和吸附氟化氢的综合经验数学模型。用MATLAB软件对模型进行了数值求解,并将实验结果和模拟结果进行了验证,表明两者具有很好的一致性。 工业实践表明,我国广泛使用于铝电解烟气净化行业的布袋除尘器在结构上有诸多不足之处。本文提出了三种改进方法:(1)在除尘器进气口内侧增加导流结构,(2)在进气通道加导流板,(3)在除尘器底部加导流板。通过综合应用这三种方法来达到均匀除尘器内部流场的目的。并采用离散相模型,用FLUENT软件对每个方案进行了数值模拟分析。求得了除尘器内部氧化铝颗粒运动速度-轨迹和气相速度分布,通过颗粒相和气相流场分布均匀程度,确定布袋除尘器内流道增设构件结构和分布。除尘器结构改进后,改善了气流分布,使气体较均匀上升,避免大旋涡。为研究布袋上粉尘层的形成和吸附HF规律奠定基础。 在实验部分,为了研究氧化铝在布袋上沉积规律,本文创新设计了一套除尘实验装置和粉尘层厚度测量方法。采用透明的有机玻璃装置和扁平布袋结构,用移动式测量显微镜从粉尘层外侧面在线测量其厚度。且在1米长的扁平过滤布袋基础上,本文分段实验研究了1米-6米布袋对粉尘层厚度分布的影响。从而解决了布袋上粉尘层不易测量和按传统实验方法研究所带来的实验装置建造费用高的问题。基于此装置,实验研究了烟气平均过滤速度、烟气中粉尘含量、过滤时间和布袋长度对布袋上粉尘层厚度分布的影响。并首次用GuassAmp峰值函数拟合了粉尘层厚度分布规律。GuassAmp峰值函数的三个中间变量A、w、x_c可以用于评价粉尘层分布情况。A反映出沉积层厚度形成过程与u,c和t(时间)的关系,w除以布袋长度L,即w/L反映了布袋上粉尘层分布均匀程度,x_c表示最厚处距布袋轴线长度中点的接近程度。所以,选择峰值函数y=Ae~((x-x_c)~2/2w~2)进行拟合,在布袋除尘器研究方向具有一定的创新意义。 此外,在此实验装置上,实验研究了平均过滤速度、氧化铝粉尘含量和HF含量对过滤沉积层吸附氟化氢效果的影响。研究表明:在相同的过滤时间里,粉尘含量越高,除氟效果越好;综合考虑过滤压降和对除氟效果的影响,布袋长5米最佳;平均过滤速度在20mm/s-60 mm/s范围内,40mm/s时具有最好的除氟效果;进口处HF含量越高,出口处HF含量越高。研究亦表明布袋脉冲清灰不要太彻底,否则刚清灰后,布袋上由于粉尘层太少,导致除氟效率低下。 在过滤达西定律的基础上,本文依据特定条件推导了与粉尘层厚度相关的过滤压降二维模型。在分子气动理论基础和前人研究基础上,用反应本征动力学和宏观动力学相关理论分析HF在氧化铝沉积层中的吸附机理,其宏观反应符合收缩未反应芯模型,并建立了相应的吸附速率方程式。 最后,在实验和理论分析基础上,首次建立了氧化铝粉尘沉积和吸附HF的综合经验数学模型,并用MATLAB编程求得了数值解,数值解和实验结果具有很好的一致性,从而验证了综合经验数学模型的有效性。该综合经验数学模型可以根据操作条件和布袋长度预测铝电解烟气布袋除尘器的过滤压降和除氟效率,为工程设计提供参考依据。 由于实验条件限制,本研究还有一些不足之处。还需在不同温度范围、不同氧化铝样品对过滤吸附HF的影响方面做进一步研究,另外,本研究的过滤除氟综合经验数学模型还需得到工业实践检验,并根据实践对模型进行修正。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:X701.2

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡满银;郁金星;孙喜娟;杨勇;;外滤式袋式除尘器滤袋内流场的数值模拟[J];电力科学与工程;2007年01期
2 周玲,廖传华;袋式除尘器在水泥工业中的应用状况及研究进展[J];过滤与分离;2002年04期
3 谢成军;;两种大型袋式除尘器在铝电解烟气净化系统中的应用[J];甘肃冶金;2007年01期
4 卿孝元;安华;谢成军;;铝电解烟气净化系统的改进[J];甘肃冶金;2007年02期
5 李超平;;氟化物污染来源、治理技术及其源强[J];钢铁技术;2007年03期
6 沈强;王文勇;杨晶;;Fluent软件在布袋除尘中的应用[J];工业安全与环保;2007年07期
7 冯立斌,张衍国,吴占松,郭亮;城市生活垃圾焚烧中的气体污染与防治[J];环境保护;1999年02期
8 汪波,王印夫;铝电解含氟烟气治理技术[J];环境工程;1998年05期
9 陆兵权;富雅美;;袋式除尘器在大氮肥的应用及探讨[J];化肥工业;2005年06期
10 石增斌;;布袋除尘器技术及其应用[J];煤炭技术;2006年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘升;李勇;李炜煜;;300KA系列铝电解槽母线配置带电优化改造实践探讨[J];四川有色金属;2011年01期
2 刘砚;;AS法煤气脱硫中废热锅炉的设计与制造[J];安徽化工;2012年02期
3 姚燕生;袁根福;陈雪辉;马玉平;李义新;解立勋;;布袋除尘技术与装备发展状况综述[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年06期
4 彭轩;马驰;;折线布置采空区流场特征与三角煤柱防灭火技术研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年05期
5 刘文艺;;提高马钢2号高炉出铁场除尘效果的探讨[J];安徽冶金;2011年02期
6 张宪生,沈吉敏,厉伟,解强;城市生活垃圾处理处置现状分析[J];安全与环境学报;2003年04期
7 郝庆一;;二维移动网格方法中边界网格点移动的数值研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年02期
8 邱冰冰;;一种高效换热式旋风分离器的研究[J];蚌埠学院学报;2012年03期
9 张晓伟;鲁军;;循环镁法烟气脱硫产物MgSO_3的热解回用工艺研究[J];环境科学与管理;2011年12期
10 宋文刚;;环缝洗涤装置在宝钢4~#高炉的应用实践[J];宝钢技术;2007年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨清玲;刘健;张勇;张筑元;陈刚才;刘绍璞;周谐;宋丹;李莉;;共振瑞利散射法测定环境空气和废气中的氯化氢[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
2 王有山;;大型铝电解槽低温生产节能技术[A];经济策论(上)[C];2011年
3 李芳块;;300kA铝电解槽节能生产实践[A];2011(昆明)中西部第四届有色金属工业发展论坛论文集[C];2011年
4 季刚;钱战森;高振勋;;横向声速射流与超声速来流干扰流动声场数值模拟[A];第十四届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2010年
5 李伟波;刘安业;;320kA大型预焙槽强化电流生产技术探讨[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
6 刘东启;;浅论230kA铝电解生产高产低耗措施[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
7 崔喜军;;燃烧劣质混煤的300t/h循环流化床锅炉除尘器的选择[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(二)[C];2007年
8 吴建新;王杰良;沈平洪;沈卫星;汤建珍;李勇兵;;袋式除尘器在浮法玻璃行业的应用及发展[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年
9 黎载波;赵三银;赵旭光;贺图升;赖晓新;;转炉钢渣中化学活性组分在水中的溶出特性研究[A];中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集[C];2009年
10 王作杰;李勇;刘丽冰;张红梅;;袋式除尘器进气流分配数值模拟研究[A];中国硅酸盐学会环保学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 鞠付栋;煤的气化反应行为及气化为基础的先进能源动力系统研究[D];华中科技大学;2010年
3 王春林;旋流自吸泵设计及内部流动研究[D];江苏大学;2010年
4 程程远;固定床合成气制二甲醚基础反应工程研究[D];华东理工大学;2011年
5 姜树栋;利用臭氧及活性分子协同脱除多种污染物的实验及机理研究[D];浙江大学;2010年
6 姜烨;钛基SCR催化剂及其钾、铅中毒机理研究[D];浙江大学;2010年
7 何胜;燃煤烟气汞催化氧化的试验和机理研究[D];浙江大学;2009年
8 崔洁;分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的分离机理与结构特性研究[D];华东理工大学;2011年
9 胡天喜;立式同轴离心磨机磨矿理论与试验研究[D];昆明理工大学;2008年
10 梁铎强;富锗闪锌矿氧压酸浸过程中锗的行为研究[D];昆明理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王春霞;倾斜巷道中风流方向对瓦斯分布与瓦斯积聚的影响[D];河南理工大学;2010年
2 李连举;轴流式通风机气动噪声分布特性的数值研究[D];山东科技大学;2010年
3 宋涛;SCR烟气脱氮催化剂及技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 陈洁达;单轴双输送低比转速离心泵的设计与性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 刘博;叶片式流体设备数字化研发与优化研究[D];郑州大学;2010年
6 文婷;沸石吸附与化学沉淀法联用处理氨氮废水研究[D];郑州大学;2010年
7 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 李琦;某16V型柴油机相继增压性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李铁军;多级除尘器气动性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 金佳鑫;铝电解槽工艺参数监控系统设计[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱燕;袋式除尘器在火电厂的应用分析[J];山西电力;2004年05期
2 胡健民;大型反吹风布袋除尘器常见故障分析[J];通风除尘;1985年04期
3 谭天祐;;国外袋式除尘器的某些进展[J];通风除尘;1989年03期
4 熊跃辉;张旭;周树平;;试论袋式除尘器的四状态清灰法[J];通风除尘;1990年03期
5 徐剑莹;;“E64HR”可编程序控制器在反吹风布袋除尘器上应用[J];通风除尘;1990年03期
6 陈安琦;刘林森;宋七棣;;LCPM型和LFDM型脉冲袋式除尘器[J];通风除尘;1991年03期
7 叶大成;陶晖;;回转反吹扁袋除尘器的最新技术进步及其系列设计[J];通风除尘;1992年01期
8 陆茂成;葛非池;;滤料后处理技术的研究[J];通风除尘;1993年02期
9 孙一坚,欧阳莉,杨昌智;滤筒式除尘器及其应用[J];通风除尘;1995年02期
10 高兰萍;电解铝厂氟污染治理的探讨[J];内蒙古石油化工;2002年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周志玉;汪家琼;;粉尘在过滤布袋上沉积规律的研究[J];化工机械;2011年03期
2 吴祖燊;李齐春;戴品中;;异丙醇铝气相燃烧法制备纳米氧化铝的实验研究[J];精细与专用化学品;2011年08期
3 于慧生;;用低品位萤石制造氟化氢[J];无机盐工业;1982年03期
4 汪家琼;刘根凡;邓翔;;布袋除尘器气固两相三维流场分析[J];现代机械;2008年02期
5 陆晓龙;;预焙阳极焙烧炉烟气吸附法净化技术应用[J];材料与冶金学报;2010年S1期
6 郝艳红;邱丽霞;孙楠;;布袋除尘器除尘性能的实验研究[J];电站系统工程;2010年05期
7 余新明,吴学军,秦工,周俊;布袋收尘穿漏报警系统实验研究[J];环境科学与技术;2005年05期
8 程芳琴;崔莉;张红;张俊才;范世民;;煤矸石中氧化铝溶出的实验研究[J];环境工程学报;2007年11期
9 严琰;车锦;吴长海;;铝电解烟气干法净化的探讨[J];现代机械;2009年04期
10 王鹏程;冯月斌;戴永年;徐宝强;郁青春;;真空条件下石墨还原氧化铝的实验研究[J];轻金属;2009年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龚友根;贺玲凤;;几何缺陷对圆柱壳稳定承载能力的影响[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年
2 袁涌;朱宏平;熊世树;;高阻尼橡胶隔震支座的力学性能及隔震效果分析研究[A];防振减灾工程理论与实践新进展(纪念汶川地震一周年)——第四届全国防震减灾工程学术研讨会会议论文集[C];2009年
3 孙培德;鲜学福;;上保护层保护范围的固气耦合分析[A];第六届全国岩石动力学学术会议文集[C];1998年
4 王京刚;张志群;;超细粉体捕集系统的研究[A];第六届全国粉体工程学术大会暨2000年全国粉体设备-技术-产品交流会会议文集[C];2000年
5 唐亮;;电-袋除尘器技术开发与应用[A];第十二届中国电除尘学术会议论文集[C];2007年
6 李明福;王鸿雁;李华;;高炉干法除尘系统改造实践[A];2009年山东省炼铁学术交流会论文集[C];2009年
7 邸伟;李玉静;高峰;;瓷坩埚替代铂坩埚在氧化铝灼减分析中的应用[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
8 陈志刚;陈彩凤;陈雪梅;;纳米氧化铝粉的液相合成技术[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
9 沈健;齐龙浩;潘伟;苗赫濯;;亚微米氧化铝陶瓷凝胶注模前期制备工艺[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
10 陈华辉;王亦工;裴嵩峰;张婷;桑玮玮;;氧化铝增强无机硅酸锌耐蚀抗磨涂层的研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 孔祥海 张学毅;中铝山东企业氧化铝尾气处理改造效果好[N];中国有色金属报;2008年
2 孙敬贵;陈冬一;首家民营企业涉足氧化铝年产30万吨氧化铝项目通过鉴定[N];中国有色金属报;2004年
3 柴小军 陈甲斌;氧化铝在我国铝产业链中的地位与关税调整评价[N];中国有色金属报;2005年
4 记者 黄永卓;华银氧化铝项目带动德保经济发展[N];中国化工报;2007年
5 辽宁中期 时岩;沪铝压力重重 跌势难止[N];证券日报;2006年
6 李义;铝需求强劲 氧化铝过剩[N];中国贸易报;2007年
7 刘国齐 博士;关注新型耐火材料[N];中国冶金报;2007年
8 袁娟 宋黔云 姜文静;中铝贵州分公司以技术创新扩张企业规模[N];贵州日报;2006年
9 红艳;蒙西内部的“小循环”[N];内蒙古日报(汉);2006年
10 本报记者  徐虞利;中国铝业提高氧化铝销售价[N];上海证券报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪家琼;氧化铝在布袋上沉积和吸附HF规律研究[D];华中科技大学;2009年
2 游斌;前缘弯掠(扭)斜流转子内流机制的数值分析及实验研究[D];华中科技大学;2004年
3 肖潇;空间薄膜结构的展开动力学研究及热分析[D];浙江大学;2009年
4 孙克勤;选择性催化还原脱硝的理论及实验研究[D];南京理工大学;2007年
5 王平艳;真空碳热还原氯化法炼铝的研究[D];昆明理工大学;2006年
6 张力;旋转气固多相流分离的数值分析及实验研究[D];重庆大学;2001年
7 张肇宇;纳米化中药舒鼻喷剂治疗变应性鼻炎之实验室相关研究[D];广州中医药大学;2006年
8 彭枧明;射流式液动锤增设蓄能装置的数值分析与实验研究[D];吉林大学;2004年
9 林云强;自闭症谱系障碍儿童威胁知觉的实验研究[D];华东师范大学;2012年
10 李小霞;激光照射下生物组织热效应的数值分析与实验研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庞利萍;特殊结构氧化铝空心球的制备及表征[D];北京化工大学;2008年
2 齐海涛;喷射沉淀法制备纳米α-Al_2O_3粉体技术研究[D];华北工学院;2004年
3 王建红;高铝多孔陶瓷支撑体耐腐蚀性能研究[D];南京工业大学;2005年
4 徐宏刚;利用烧结法氧化铝产生废渣生产炼钢精炼渣[D];中南大学;2005年
5 章新栾;掺铒氧化铝/硅多层薄膜发光特征的研究[D];南京大学;2011年
6 刘冰;反复玻璃渗透对In-Ceram氧化铝全瓷冠基底性能的影响[D];中国人民解放军第四军医大学;2003年
7 李改叶;AL_2O_3-SiC复合材料结构与性能的研究[D];武汉科技大学;2004年
8 郝春云;放电等离子烧结氧化铝/氮化硅细晶复相陶瓷的研究[D];武汉理工大学;2005年
9 宋然然;Al_2O_3及Al_2O_3/ZrO_2纳米粉体的化学法制备与表征[D];青岛大学;2005年
10 刘丽君;词汇衔接分析在词汇教学中的应用[D];山东大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026