沟流现象怎么解释?
沟流,channeling,是指在流固系统或气液系统中,由于不均匀的流动,流体打开了一条阻力很小的通道,形成所谓沟,以极短的停留时间通过床层。这种现象称为沟流。它较多发生在流固系统中。如沟贯穿于整个床层称为贯穿沟流,如仅发生于局部则称为局部沟流。 形成沟流会降低传质效率。在大型鼓泡床中,气泡聚合后沿几条捷径上升,而严重的鼓泡集中可使气泡沿着捷径上升而形成短路,此现象称为沟流。在连续搅拌釜式反应器(CSTR)中由于进料速度和产物流出较快或搅拌不充分等,难免会有一些物料未经反应就直接随反应产物流出,此现象亦称为沟流。这种现象的存在,会造成转化率降低和物料的流失浪费(在非循环体系中),而且,可能会增加产物纯化的难度,对整个工艺流程带来一些不好的影响。在现代流行语中,也是沟通交流的意思。在流固系统或气液系统中,由于不均匀的流动,流体打开了一条阻力很小的通道,形成所谓沟,以极短的停留时间通过床层。这种现象称为沟流。它较多发生在流固系统中。如沟贯穿于整个床层称为贯穿沟流,如仅发生于局部则称为局部沟流。沟流现象是指气体通过床层时形成短路,大部分气体穿过沟道上升没有很好的与固体颗粒接触。沟流现象是指气体通过床层时形成短路,大部分气体穿过沟道上升没有很好的与固体颗粒接触。使床层密度不均匀且气固接触不良,不利于气固两相传热、传质和化学反应。
1)沟流现象
其特征是气体通过床层时形成短路。沟流现象发生时,大部分气体没有与固体颗粒很好接触就通过了床层,这在催化反应时会引起催化反应的转化率降低。由于部分颗粒没有流化或流化不好,造成床层温度不均匀,从而引起催化剂的烧结,降低催化剂的寿命和效率。因为沟流时部分床层为死床,不悬浮在气流中。
沟流现象产生的原因主要与颗粒特性和气体分布板的结构有关。下列情况容易产生沟流:颗粒的粒度很细、密度大且气速过低时;潮湿的物料和易于粘结的物料;气体分布板设计不好,布气不均,如孔太少或各个风帽阻力差别较大。要消除沟流,应对物料预先进行干燥并适当加大气速,另外分布板的合理设计也是十分重要的。还应注意风帽的制造、加工和安装,以免通过风帽的流体阻力柑差过大而造成布气不均。
2)大气泡现象
流化床中生成的气泡在上升过程中不断合并和长大,直到床面破裂是正常现象。但是如果床层中大气泡很多,由于气泡不断搅动和破裂,床层波动大,操作不稳定,气固间接触不好,就会使气固反应效率降低,这种现象则是一种不正常现象,应力求避免。通常床层较高,气速较大时容易产生大气泡现象。在床层内加设内部构件可以避免产生大气泡,促使平稳流化。
3)腾涌现象
就是在大气泡状态下继续增大气速,当气泡直径大到与床径相等时,就会将床层分为几段,变成一段气泡和一段颗粒的相互间隔状态。此时颗粒层被气泡像活塞一样向上推动,达到一定高度后气泡破裂,引起部分鬏粒的分散下降。出现腾涌现象时,由于颗粒层与器壁的摩攘造成压降大干理论值,而汽泡破裂时又低于理论值,即压降在理论值上下大幅度波动。腾涌发生时,床层的均匀性被破坏,使气固相的接触不良,严重影响产品的产量和质量,并且器壁磨损加剧,引起设备的振动。一般来说,床层越高、容器直径越小、颗粒越大、气速越高,越容易发生膊涌现象。在床层过高时,可以增设挡板以破坏气泡的长大,避免腾涌发生。
2、尺寸检查:检查电除尘气流分布板的长度、宽度、厚度等尺寸是否符合图纸要求;
3、强度检查:检查电除尘气流分布板的强度是否符合图纸要求;
4、材质检查:检查电除尘气流分布板的材质是否符合图纸要求;
5、表面处理检查:检查电除尘气流分布板的表面处理是否符合图纸要求;
6、连接检查:检查电除尘气流分布板的连接是否符合图纸要求;
7、漏风检查:检查电除尘气流分布板的漏风是否符合图纸要求。
袋式除尘器的气流分布是影响袋式除尘器整机性能、除尘设备安全以及锅炉系统安全运行的关键因素之一。
气流分布的好坏直接影响到除尘器滤袋的寿命、设备阻力、除尘效率、锅炉系统安全等。气流分布的好坏是对袋式除尘器整机性能考核的关键参数,也是评价一台袋式除尘器装机水平高低的标志性参数之一。
因此,袋式除尘器设计中对气流分布均匀性及合理性的设计是非常关键的,也是工程成败的关键因素。
我公司结合过去对电厂锅炉袋式除尘器气流分布的设计经验,通过多次方案讨论、理论计算、水力模型的试验数据、应用软件(Fluent)的流场模拟等手段基础上,设计出本次工程中使用的袋式除尘器的气流分布装置。
本方案的袋式除尘器的进气方式采用水平进气、水平出气的方式,最大限度的避免了二次扬尘、局部射流、磨损滤袋等缺点,从根本上最大限度的降低了设备阻力、降低运行能耗,节省了运行费用。
因此,袋式除尘器的气流分布是本方案的核心技术之一。
设计采用的气流分布板结构,通过两层不同开孔率的气流分布板有效的组织气流。同一块气流分布板上的各处的开孔率也不尽相同,从而有效的分配气流。
进入袋式除尘器内部的气流分配和各处的气流速度根据设计的要求不完全相等,可以达到较为理想的设计值。同时气流分布板的阻力很低(类似于电除尘器),能够保证整机的阻力保持在一个比较低的水平上。同时,保证和确定了袋束周围、袋束底部、灰斗内的最佳流速等参数。使设备阻力损失和滤袋的磨损减小到最小。
本设计中除尘器内部气流组织具备以下几个特点:
1、烟气如同电除尘器一样水平进入袋式除尘器内部,过滤后的干净烟气排出袋式除尘器时,也采用了平出的方式。这种水平进气、水平出气的烟气流程特点决定了设备阻力较低。
2、烟气在袋式除尘器内部的流量分配不依靠气流自身扩散分配,而是通过特殊设计的气流分布板对气流在接触滤袋以前提前进行分配。
3、袋式除尘器内部流场中各部位的烟气流速完全不同,设计中最大限度的降低了滤袋束及其周边最小的气流上升速度,保证了高效落灰。
导流板的作用是使气流改变运动方向,从而达到大颗粒沉降的效果;同时导流板的存在,使得气流不会直接冲击布袋,保证气体入口处的布袋有平均寿命。
一般设计2-3根,分级。