PV型旋风分离器内三维流场的数值模拟

采用雷诺应力模型(Reynolds stress model,简称RSM),在三维贴你坐标系下采用SIMPLE算法求解控制方程,应用Fluent程序数值模拟PV型旋风分离器内三维流场。计算结果与实测值相吻合,轴向速率在中心处有滞流、回流,环形空间顶部有二次流,排气管末端有短路流。随着排气管直径的减小,切向速率增大。

PV型旋风分离器的分离性能改进实验和分析(Ⅰ)——环形空间

针对PV型旋风分离器环形空间存在的顶灰环问题,从实验和流场两个方面探讨了顶灰环产生的机理和形成的条件,同时进行了有关顶灰环对旋风分离器效率影响的分离性能实验。实验结果和流场分析表明,顶灰环产生于旋风分离器环形空间的二次涡流,顶灰环的存在导致了颗粒向内旋流的扩散和逃逸,造成旋风分离器的效率下降,最后提出了抑制顶灰环对旋风分离器分离效率影响的改进方向。

结构参数对双蜗壳型旋风分离器内流场分布的影响

用智能五孔球探针测试仪对不同排气芯管结构形式和不同排气芯管插入深度下双蜗壳型旋风分离器内三维速度和静压进行了测量,以获得这两种结构参数对分离器内部流场的影响。试验结果表明,分离器内切向速度随排气芯管插入深度的增加先减小后急剧增加,锥形排气芯管与圆管相比使得分离器内部流场大部分区域旋转增强。利用积分离散化的方法计算了分离空间内的下行流量,发现排气芯管插入深度为300mm时能有效的减少短路流和旋涡流动。

螺旋型旋风分离器两相流场的数值模拟

对螺旋型旋风分离器进行了两相流场的三维数值模拟.气体流场通过求解三维N_S方程得到,湍流模型采用了雷诺应力模型.计算结果表明,旋风分离器内部的流场分为两部分:螺旋通道内比较稳定的流场和筒体中心区域的复合涡结构流场.对颗粒运动轨迹的计算表明,颗粒在入口处的初始位置对颗粒分离有比较显著的影响.同时得到了不同入口速度下颗粒的分级效率曲线,并给出了气体流量对旋风分离器性能的影响,结果显示:气体流量的增加会提高分离效率,但同时导致压力损失的急剧增加.

局部磨损对α型旋风分离器内流场及分离性能的影响

以α型旋风分离器为研究对象,基于欧拉-拉格朗日方法,采用雷诺应力模型(RSM)、颗粒离散相模型(DPM)、E/CRC磨损方程对分离器内流场与磨损特性进行数值模拟。通过分析速度矢量、切向速度、颗粒运动轨迹等参数的分布规律,研究了局部磨损对设备内流场及分离性能的影响。结果表明,α型旋风分离器入口正对壁面磨损最为严重,最大磨损率约为1.4×10^(-5)kg/(m^(2)·s)。磨损引起壁面几何结构的改变,导致气流方向发生偏转,不利于主流的稳定与固体颗粒的分离。随局部磨损的加剧,排气管下口短路流急剧增大,从而导致排气管下口以下区域流体流量减少,外涡切向速度降低;细颗粒的逃逸现象更加明显,粗颗粒运动轨迹趋于重合,更易形成高浓度灰环加剧壁面磨损。与未磨损时相比,局部磨损厚度50mm时,3μm粒径颗粒的分离效率由74.38%降低至54.97%,分割粒径d_(50)由0.73μm增大至2.36μm;设备压降降低了约15.41%。

PV型旋风分离器的性能改进实验和分析(Ⅲ)—灰斗结构

针对PV型旋风分离器灰斗中的旋转灰环问题,从实验和流场两个方面探讨了旋转灰环的形成机理和存在的条件。实验结果和分析表明,灰斗中的旋转灰环产生于灰斗中的二次涡流,旋转灰环的存在导致了颗粒向内旋流的扩散和逃逸,造成了旋风分离器的效率下降。通过将灰斗的水平顶盖改成锥形过渡段,消除了旋转灰环,又经旋风分离器性能对比实验,证明改进措施是有效的。

PV型旋风分离器的性能改进实验和分析(Ⅱ)——进口结构

针对PV型旋风分离器的涡壳式进口结构,从实验方面进行了改进探讨。由于受到PV型旋风分离器蜗壳进口水平底板的约束,底板上旋转气流中的颗粒灰带在入口处与入口气流相汇,灰带中的颗粒被卷吸进入升气管的短路流,导致颗粒的逃逸。为此提出将进口水平底板改成螺旋式斜底板,并进行了分离性能的对比实验和分析。实验结果表明,螺旋式斜底板进口结构避免了器壁上的旋转灰带与进口气流的交汇和碰撞,抑制了颗粒的逃逸,有助于提高旋风分离器的分离性能。

基于PCA-PSO-SVR的PV型旋风分离器粒级效率建模

为了准确地表达PV型旋风分离器的粒级效率与结构参数、操作参数之间复杂的非线性关系,采用PCA-PSO-SVR混合算法对PV型旋风分离器的粒级效率进行建模。采用主元分析法(PCA)对实验数据集进行降维处理,通过粒子群优化算法(PSO)对支持向量回归(SVR)模型中的超参数进行优化。将优化后的回归模型和其它机器学习模型在预测准确性、泛化性、鲁棒性以及运行速度方面进行了对比,结果表明,利用PCA-PSO-SVR算法对PV型旋风分离器的粒级效率建模是一种准确而有效的方法。

选用新型旋风分离器消除装置瓶颈

杭州炼油厂在对催化裂化装置再生器改造中,应用了新型BY型旋风分离器,与原型号相比,BY型旋风分离器具有直径小、处理量大、效率高等特点。在主风量满足的前提下,装置处理量提高到300～380kt/a,每吨原料催化剂单耗降低了0.5kg,降低了生产成本,改善了周围环境,而且大大减少了对旋风分离器的冲刷及磨损,为装置长周期运行创造了条件,消除了装置瓶颈,为企业带来了可观的经济效益。

减阻杆对螺旋型旋风分离器阻力特性影响的数值模拟

利用数值模拟方法对安装减阻杆和不安装减阻杆的螺旋型旋风分离器的流场进行了分析,结果表明,在旋风分离器筒体中心安装尺寸合适的减阻杆可以达到很好的减阻效果,如果尺寸不合适反而会增加旋风分离器的阻力损失,并通过对速度、压力分布的分析解释了其原因。

PIM-Ⅱ型旋风分离器在西气东输管道工程中的应用

旋风分离器是天然气输送管道除尘净化系统中的关键设备之一,对输送管道中的高压阀门、压缩机的安全长周期运行起着重要作用。针对西气东输管道工程的特点,中国石油大学开发出了分离效率高、压降较低、结构简单紧凑、操作简便、造价适中的PSC-Ⅲ旋风子及由其组成的大气量高效低阻的PIM-Ⅱ型旋风分离器,已成功应用在西气东输管道工程各个站场。该文就西气东输管道工程所用PIM-Ⅱ型旋风分离器的特点、结构设计、主体材料的选择、制造技术等问题进行了论述。

排气管偏置对PV型旋风分离器效率及压降的影响

系统地研究了排气管偏置对PV型旋风分离器效率及压降的影响.实验结果表明,排气管偏置能够提高PV型旋风分离器的效率,同时还可降低压降,是进一步提高PV型旋风分离器性能的有效措施之一.

BY型高效旋风分离器的使用

在再生器本体不作改动的情况下,使用了BY型高效旋风分离器,既增加了催化裂化装置的处理能力,又降低了催化剂的消耗,从而提高了企业的效益。

并联旋风分离器分离性能的实验研究

针对催化裂化三旋多管式旋风分离器存在的整体效率偏低的问题,文章开展旋风分离器并联结构优化的尝试,采用实验的方法研究4台切流式PV型旋风分离器并联后的分离性能。结果表明,并联旋风分离器的分离性能要高于单台旋风分离器,但仍存在着继续改进的空间。

环流式旋风分离器旋进涡核的数值分析

采用雷诺应力模型对环流式旋风除尘器中三维非稳态流场迚行了数值模拟计算。分析了环流式旋风分离器中旋迚涡核的频率及幅值沿径向和轴向的变化觃律。比较了环流式旋风分离器与DⅢ型旋风分离器中旋迚涡核的特征参数。结果表明:环流式旋风分离器与DⅢ型旋风分离器相比,环流式旋风分离器中的旋迚涡核平均波动频率降低了58%,最大波动幅值减少26%。

溢流管结构参数对旋风分离器性能影响的仿真研究

以性能试验为基础,通过调整溢流管结构参数,利用计算机流体力学软件(CFD)对传统Lapple型旋风分离器性能进行数值模拟。结果表明:f-n-1型溢流管对压降ΔP影响显著,能使整体压降减小15.34%,而收集效率η却增加0.66%,该型溢流管从某种程度上实现“升效减阻”。此次数值模拟研究结果可为优化此模型旋风分离器的结构、性能,尤其是能耗参数——压降ΔP的进一步降低提供相关理论参考,具有一定的应用价值。

两级串联旋风分离器组性能试验研究

试验在吸风状态下进行,选用直径为400mm的旋风分离器组为模型,用325目滑石粉,研究了入口气速和入口含尘浓度对两级串联PV型旋风分离器组的影响规律。试验结果表明:一级粒级效率随入口含尘浓度的增加而增加,但二级粒级效率却有下降的趋势。在相同入口含尘浓度下,分离器组的总效率及粒级效率随入口气速的增加而增加,并且二级的粒级效率曲线呈现特殊的“鱼钩状”。