排气管偏置对PV型旋风分离器性能影响的研究

以Φ300mm、标准PV型旋风分离器为基准模型进行冷态对比实验,研究了排气管与筒体轴线偏心布置对PV型旋风分离器分离性能的影响。结果表明,排气管偏置是进一步提高PV型旋风分离器性能的有效措施之一。在适当的偏心矩和偏置方位下,不仅能降低压降,还可以显著提高分离效率。

排气管尺寸对旋风分离器流场影响的数值模拟

用雷诺应力湍流模型(RSM)模拟研究旋风分离器排气管尺寸对旋风分离器流场的影响.结果表明:单入口旋风分离器的非轴对称性在环区更明显;在排气管壁存在滞流区,排气管尺寸减小,该滞流区变薄;在分离区,De/D≥0.4时,旋风分离器的中心位置存在向下旋流,该旋流造成一定返混,对提高旋风分离器效率不利;随着De/D的减小,内旋流切向速度提高,中心处的向下旋流速度减小,总压降大幅提高;当De/D=0.3时,中心处向下旋流消失,提高了分离效率.

排气管偏置对CFB锅炉旋风分离器性能的影响

通过冷态模化试验,研究了排气管偏置对CFB锅炉旋风分离器主要性能的影响。试验结果表明,排气管偏置对旋风分离器分离效率有明显的提高,而分离器阻力总体下降。因此,采用合适的排气管偏置结构,是改善旋风分离器性能的有效方法之一。

排气管内置壁面厚度对旋风分离器性能的影响

针对旋风分离器的排气管内置壁面厚度对其流场和分离性能的影响。采用数值试验模拟分析了旋风分离器的对应于7组不同排气管内置壁面厚度下的速度云图、压降值、切割粒径以及速度矢量的变化情况。结果表明,随排气管内置壁面厚度的逐渐增大,其筒体段和锥体段的整体切向速度依次减小,在筒体段下半部分和锥体段,当内置壁面厚度大于等于0.1D时,中心位置存在二次涡流现象且对其分离效率会产生负影响;随排气管内置壁面厚度的增加,整体轴向速度基本依次增大;随排气管内置壁面厚度的增加,压降值依次减少,切割粒径先略微减少然后一直增大,壁面厚度为0.025D时,其分离效率为最优;随排气管壁面厚度的增加,在排气管内置壁面的正下方,逐渐形成涡旋,并且涡旋强度逐渐增大。忽略旋风分离器排气管内置壁面厚度变化,会造成性能预测和数值模拟上的偏差。

旋风分离器排气管缩口半径优化的数值模拟

利用FLUENT中的RSM模型和DPM模型对不同排气管底口半径r的缩口式旋风分离器进行了内部流场的数值模拟。对结果的时均图进行分析,得到随着收缩半径r的减小,排气管入口面积在减小,轴向速度及切向速度均增加,速度的增加可使靠近中心的颗粒获得更大的离心力,因此被捕集的颗粒数增多。当半径r与排气管半径R比值为1~0.9时,分离效率提高不大,压降变化也较小,比值为0.8~0.5时,分离效率提高很多,同时能量损失也较大,在半径r逐渐减小的过程中,旋风分离器分离效率增加,压降增加。综合考虑,当r/R为0.6~0.5左右时,分离效率约为97%~98%,此时压降也较合理。

基于熵产法的旋风分离器排气管半径优化

为提高旋风分离器对细颗粒的捕集效率,对其排气管半径进行优化,利用RSM模型和DPM模型对缩口型排气管的旋风分离器进行模拟,确定其内部流场的能量分布状况,利用熵产理论对其湍动能、湍流熵产及壁面熵产进行分析。结果表明:随着缩口半径的减小,湍流熵产及壁面熵产更加集中在排气管及捕集口处,当缩口半径与排气管半径比值为0.6时,分离器有较高的分离效率,且熵产只有小幅度增加,分离器能耗变化较小。

排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响

排气管的结构形式对旋流分离器的性能影响较大。采用数值模拟方法研究了扩散锥形排气管插入长度对旋流分离器分离性能的影响。利用Fluent中提供的RSM模型对旋流器内气相流场进行了数值计算,计算时只考虑连续相对颗粒产生的曵力作用。分析结果表明,增大排气管插入深度,分离器切向速度的最大值变小,压力损失减小;分离器分离效率随着第2项体积分数的增大而变大,当排气管插入深度在0.8a～1.0a时分离效率最大,当插入深度过大时导致环形空间变小,既增大了压降又促使短路流的形成;排气管最佳的插入深度为0.8a～1.0a。

旋风分离器排气管结构优化数值模拟研究

为验证新型分离器(其结构特点为排气管带有扩展角β)的可行性,采用雷诺应力模型对不同扩展角旋风分离器的流场进行三维数值模拟研究。结果表明:新型分离器内各截面上不同扩展角对应的内旋流切向速度分布基本一致,而外旋流的切向速度随着扩展角的增加而逐渐减小,但变化幅度不显著,且随着扩展角的增加,内旋流与外旋流之间的速度差减小,降低了内外旋转流动的摩擦损失;新型旋风分离器在4个截面上,Ⅱ区域和Ⅳ区域内的轴向速度随着扩展角的增加而减小,携带颗粒的气流停留时间增加,有利于颗粒的分离,且其轴向速度峰值之差减小,气流在旋转运动过程中的能量损失减小;在Ⅳ区域内,其回流速度随着扩展角的增加而减小,降低了内旋流的涡团能耗;短路流动和湍动能随着扩展角的增加而增大,只有排气管扩展角β为5.7°时的流场分布较为合理;其静压力损失随着扩展角的增加而降低。

基于多结构因素的气-液旋流分离器结构优化设计

气-液旋流分离器内部流场复杂,结构尺寸等因素对其分离效率影响较大。针对排气管直径、插入深度、偏置角度、偏置距离以及增设底流口防返混锥5个结构因素进行正交试验设计,利用Fluent软件对16组有代表性的水平组合模型进行数值模拟,用极差法找出各因素优化水平组合以及各因素对分离效率和压降的主次影响顺序,最后通过综合平衡法找到最优组合,并分析了优选结构下液滴粒径和入口速度对分离效率的影响。

下排气旋风分离器流场分析与结构优化

下排气旋风分离器具有压力损失低,易于布置和支撑的特点,在循环流化床锅炉和循环流化床烟气脱硫技术中得到应用。以模拟为手段,研究了下排气旋风分离器的流动特性。结果表明,分离器顶部气流存在上旋涡,部分气流流入排气管,剩余气流在灰斗内形成大尺度涡流;分离器内形成了Rankine复合涡。研究了进口形状、导流体和排气管对分离效率和压力损失的影响,为工程优化设计选型提供依据。

旋风分离器结构优化实验研究

为了在降低旋风分离器压降的同时维持较高的分离效率,设计了一种新型旋风分离器。采用弧形导流板分隔进气的入口结构、渐扩型排气的出口结构、加长型的筒体和锥体的结构,有锥顶过渡段的灰斗结构,并匹配了合理的尺寸。为了验证新型分离器的性能,将新型结构的旋风分离器与基准PV型分离器进行了并联对比实验。以空气为实验介质,实验粉料为滑石粉,在入口气速为14.2~21.2 m/s、入口含尘浓度为0.01 kg/m^3时,同时测量了新型分离器与PV型分离器的效率和压降。对比实验结果表明,相对于基准PV型分离器,新型旋风分离器的平均压降降低了21.91%,且分离效率基本保持不变。

新型高效低阻旋风分离器流场的数值分析

针对传统旋风分离器工作时排气管内气流高速旋转造成大量的能量损失,提出了一种新型高效低阻旋风分离器。根据计算流体力学,应用Fluent软件对新型旋风分离器与传统旋风分离器进行数值模拟对比分析,分别从两种旋风分离器内部流场的切向速度,压力,湍动能,速度矢量,分离效率等方面分析。最终得出结论:排气管改进后,虽然排气管的缝隙处存在少量的能量损耗,但排气管底部附近的短路流现象有所改善,其内部能量损耗降低;旋风分离器内部流场稳定性以及对固体颗粒的分离精度得到提高,其分离效率相对传统旋风分离器最大可提高27.4%。

超临界循环流化床旋风分离器结构优化数值模拟

当前我国正在大力发展超临界流化床锅炉,其关键部件旋风分离器在大型化及大尺度条件下的性能直接关系到整个机组的经济安全运行。针对某拟建电厂初设值,对旋风分离器排气管初设结构进行设计优化。对不同排气管直径,插入深度,偏置方向进行模拟研究。模拟采用RSM湍流模型,QUICK差分格式,SIMPLEC耦合方式,随机轨道模型,得到结构变化对分离器总压差和分级效率影响的一般性规律。引进分析综合因素Y=η/ξ(η为分级效率,ξ为阻力系数)将压差与分级效率综合考虑,使Y最大化。结果表明:直径为4.25m时,Y=3.17最大;插入深度为3.6m时,Y=3.17最大;偏于180°方向布置时,Y=3.38最大。排气管直径,插入深度设计合理,为进一步提高分级效率,降低压差可以进行排气管偏于180°方向布置。

排气管内置深度对气-液旋流分离器流动特性的影响

排气管在具有二级旋流分离机制的分离器中至关重要。模拟分析了排气管内置深度对气-液旋流分离器流动不稳定性、旋流场、短路流以及径向流量分布的影响。研究表明,增加排气管内置深度可更好地引导旋流,提高流场稳定性;随内置深度增加,分离空间准自由涡出现衰减,准强制涡强度增大,下行与上行轴向速度均减小,在排气管中形成一定强度的旋流,有助于实现二级分离功能;同时,分离器环形空间预分离能力增强,短路流量增加,单位长度零轴速包络面上的径向流量增加,排气管的二级分离功能有助于削弱短路流带来的负面影响。

循环流化床锅炉分离器的改造研究

目前循环流化床分离器大多数都存在效率不高的问题,所以需要对排气旋风分离器进行改造,这样才能够保证其效率。通过对循环流化床锅炉的分离技术进行分析研究,希望通过技术改造来提高它的工作效率。

用旋风分离和密相返料技术改造CG35/3.82-MXD_3锅炉

介绍了CG35 / 3.82 MXD3 型低携带率循环流化床锅炉存在的分离器效率低、磨损严重、返料系统返料不畅、省煤器磨损严重、能耗高等问题 ,提出了采用中温上排气旋风分离器和一次风密相区返料系统循环流化床燃烧技术对其进行改造的技术方案和措施 。

超临界旋风分离器排气管结构优化数值模拟

为解决某电厂660 MW超临界循环流化床旋风分离器分级效率较低的问题,对旋风分离器排气管入口结构进行优化,将排气管入口改造成渐缩的锥体和渐扩的锥体。利用CFD软件,采用RSM湍流模型和DPM颗粒模型对传统与新型排气管结构的旋风分离器内部流场进行数值模拟,以旋风分离器的分级效率与阻力系数比值比较排气管入口结构的经济性。研究表明：与传统旋风分离器比较,正常运行时,渐缩结构的分级效率提高6.1%,但总压差增加108.83 Pa;渐扩结构的分级效率提高2.6%,总压差减小36.27 Pa;入口流速20 m/s时,渐缩结构旋风分离器最具经济性。

循环流化床锅炉下排气旋风分离器的改造

针对目前下排气旋风分离器效率较低的问题,对某台循环流化床锅炉的下排气旋风分离器进行改造,在排气管的后侧开槽并加装导流板。对改造前、后的下排气旋风分离器进行了数值模拟,对改造前、后分离器和除尘器灰的颗粒进行了取样、分析,对进入排气管后的气固两相流进行了二次分离的研究。研究表明:排气管分离装置能有效地提高分离器的效率。