玻璃纤维作为无机非金属纤维材料,有很好化学耐性和耐久性,在复合增强,保暖吸音,过滤等领域都有很好的应用。火焰喷吹法是一种生产玻璃纤维的工艺,通过高速高温气流对玻璃纤维进行牵伸,可生产出纤维直径达到微纳米级的玻璃纤维棉。目前,国内火焰喷吹法生产设备简单,自动化程度低,燃气能耗高。出于环保需求和降低成本的目的,许多玻璃纤维生产企业开始寻找替代能源代替天然气作为火焰喷吹生产线的燃气源,其中,焦化气是一种优良的替代燃气,但通过实际生产,使用焦化气替代天然气后,火焰喷吹生产线生产工况发生变化,生产线内气流温度从使用天然气生产时的80℃升高至180℃,气流速度从7 m/s上升至13 m/s,生产线内气流高速高温导致无法顺利生产。通过生产实验和理论计算探究燃气性质对火焰喷吹生产线的影响。焦化气燃值低,产生的烟气质量流量大,烟气内能高,燃烧焦化气产生的火口射流内能大速度快,是造成生产线内气流高温高速的根本原因。生产线内气流高温高速会影响气流与纤维在生产线中的运动,还会影响喷胶系统中雾化液滴的运动,导致玻璃纤维棉毡出现诸如克重分布不均匀,产品表面产生棉结,产品强力下降等问题。为解决产品性能问题,以焦化气火焰喷吹玻璃纤维棉毡生产线优化设计为目的,对气流以及纤维粒子在火焰喷吹生产线中的运动进行了数值模拟与实验验证。利用纤维细长体理论,优化了模拟计算中离散相模型对纤维运动轨迹的计算,模拟计算得到了生产线内气流运动和粒子运动的规律,包括气流速度和温度分布,粒子运动轨迹以及粒子质量浓度分布。在模型实验中,通过改变模型尺寸对生产线进行单因素实验,探究生产线上各因素变化对气流和粒子运动的影响,并建立气流和纤维运动与生产线的约束关系和设计准则。通过气流和纤维运动与生产线的约束关系,设计适合焦化气生产的生产线方案进行建造并生产验证,结果表明,优化设计后的火焰喷吹生产线生产的玻璃纤维棉毡产品克重分布标准差从10.68下降至0.94,棉毡产品克光强度标准差从32.97下降至25.75不均匀,胶黏剂含量分布标准差从6.06下降至0.60,棉毡强力从6 N提升至11 N,解决了火焰喷吹生产线的生产问题。最后,对火焰喷吹法生产的玻璃纤维棉毡性能进行探究,着重研究了其在空气过滤方面的应用,分析玻璃纤维棉毡中纤维堆积结构对容尘量的影响,纤维直径分布对过滤性能影响。通过综合能效比参数,综合的分析评价空气过滤器在HVAC系统上的过滤表现。