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以针对煤气化后粗煤气净化问题所开发的文丘里洗涤器-环流水洗塔组合除尘工艺为研究背景,采用实验和数值模拟相结合的方法,对关键设备的水力学特性及组合工艺的除尘性能开展了系统研究。在文丘里洗涤器水力学特性研究中,利用CFD模拟优化了文丘里管结构,特别是进液分布器,通过实验对比了优化后的分布效果。实验考察了操作条件、设备参数对管内压力分布及压降的影响,结果表明压降主要来自于喉管段,并建立了单气相操作各段压降的计算模型。在环流水洗塔水力学特性研究中,考察了表观气速与导流筒上静液层高度对其水力学性能的影响。结果表明,在实验范围内,总气含率、升流区和降流区平均气含率均与表观气速成幂函数关系;降流区局部气含率与液体循环速度均随表观气速的增加而增加;导流筒上静液层高度的增加对气含率影响不明显,但有助于提高环流液速。藉此建立了环流液速关联式,最大相对误差±4.80%;通过对气体分布器进行CFD模拟,验证了气液分布的均匀性,提出了优化设计方案。在除尘实验阶段,使用PAS和SEM获得飞灰原样的粒径分布和表面形态;考察了设备参数与操作条件对飞灰总脱除效率与粒级脱除效率的影响。总除尘效率随文丘里洗涤器喉管长度增加而提高,对150μm的微颗粒脱除效率改善尤为显著;添加喷淋系统有助于微粒径颗粒和其他颗粒的再次捕集;增大操作气量,总除尘效率增大并趋于稳定;随着操作液量的增大,总除尘效率与粒级脱除效率均有提升;综合考虑,得到适宜实验工况:喉管长度取100mm,操作气量200m3/h,进液量1500L/h,总脱除效率和粒级脱除效率均达到99.99%以上,并通过分析得到总除尘效率ε0的经验关联式。除尘结果表明:组合工艺中,文丘里洗涤是飞灰与分散液滴接触润湿的关键过程,而环流水洗通过循环气泡相界面的不断更新促进颗粒的多次捕集,后续的喷淋洗涤能够拦截微尘。该联合工艺的协同作用,显著强化了飞灰颗粒的捕集效果,为解决微颗粒脱除的难题提供了一种有效途径。