烟气净化是秸秆等农业废弃物炭化应用的必要环节。本文在沈阳农业大学研制的秸秆炭化烟气两级净化装置的基础上,设计指滚式烟气净化试验装置,采用了数值模拟与试验相结合的方法,研究指杆螺旋头数、指杆锥度、指杆与筒壁间隙等参数对净化率和压力损失的影响,主要研究内容及结论如下:(1)研制了参数可调的指滚式烟气净化试验装置,可以实现指滚转速、指杆螺旋头数、指杆锥度、指杆与筒壁间隙等参数的调节,为烟气净化参数优化试验奠定基础。(2)通过Fluent数值模拟,研究了指杆排布螺旋头数与指杆与筒壁间隙对两级净化装置内部流场的影响。结果表明,指杆螺旋头数对气流切向速度有显著影响,螺旋头数增加则切向速度增大,利于颗粒分离;径向速度较小;轴向速度大小适中,有利于杂质颗粒随着上升气流上升。指杆与筒壁间隙筒芯内部流场的影响模拟分析表明,切向速度随着指杆与筒壁间隙的减小而增大,径向速度和轴向速度随着间隙的减小而减小。故指杆与筒壁间隙的较优范围为3～7mm,指杆螺旋头数选择6头为宜。(3)以指杆螺旋头数、指杆与筒壁间隙以及指杆锥度为试验因素,以压力损失和总净化率为试验指标进行了两级烟气净化装置试验研究。通过单因素试验确定了指杆与筒壁间隙的较优范围。在此基础上,通过正交试验得出试验中的最优组合为:指杆螺旋头数为6、指杆锥度为0.05、指杆与筒壁间隙5mm,此时总净化率为56.1%,压力损失为1976Pa。对正交试验结果进行了极差分析与方差分析,选用最优组合方案为,指杆螺旋头数为6、指杆锥度为0.05、指杆与筒壁间隙为3mm,此时总净化率为57.8%,压力损失为1980Pa,并经过了试验验证。(4)在指杆与筒壁间隙单因素试验基础上,以指杆与筒壁间隙、指杆螺旋头数、指滚转速和指杆锥度为试验因素,以净化率和出气口动压为指标,对指滚式烟气净化装置进行了Box-behnken组合试验研究。建立了各试验因素与净化率、出口动压的回归模型;得出了指杆与筒壁间隙和指杆螺旋头数的交互作用以及指滚转速和指杆锥度的交互作用对净化率的影响极显著;指杆与筒壁间隙与指杆锥度的交互作用对净化率的影响显著。指滚转速和指杆锥度的交互作用对出口动压的影响显著,指滚转速和指杆与筒壁间隙的交互作用对出口动压影响极显著。在设定净化率权重为0.9、出口动压权重为0.1的前提下,确定了净化装置的最优参数组合,即指杆螺旋头数为6、指杆锥度为0.025、指杆与筒壁间隙为3mm、指滚转速为2890r/min。在该参数条件下,净化率为29.24%,出口动压为17.01Pa。