旋风分离器出口汽冷烟道的设计研究与应用

东方电气集团东方锅炉股份有限公司(简称东方锅炉)在现有旋风分离器出口烟道的基础上,为进一步提升锅炉性能,自主研发了旋风分离器出口汽冷烟道方案。以某350MW超临界循环流化床机组锅炉为设计验证对象,对汽冷烟道的方案、汽冷烟道的应力、汽冷烟道的磨损等问题进行深入分析,并提出针对性的解决措施。自主研制的旋风分离器出口汽冷烟道已在各等级多台CFB锅炉成功应用,为进一步实现CFB锅炉的清洁、高效利用奠定基础。

蜗壳汽冷式旋风分离器的设计及制造

在循环流化床锅炉中，采用蜗壳汽冷式旋风分离器具有分离效率高、锅炉飞灰含碳量低等优点，但其结构复杂，制造难度高。本文主要介绍蜗壳汽冷式旋风分离器的结构特点、设计分析，并阐述了制造上的要求及注意事项。

蜗壳式旋风分离器环形空间流场的研究

流场测量表明蜗壳式旋风分离器环形空间的速度场和静压场是非轴对称的 ,存在着切向速度的增高区 (0～ 1 80°,以入口处为 0°)和降低区 (1 80～ 360°)及相对应的静压分布降压区和增压区。在升气管管壁表面附近存在有低速的“滞流层”。蜗壳式旋风分离器环形空间的这种流场分布对颗粒在环形空间的运动过程和旋风分离器性能有重要影响。

蜗壳式旋风分离器内气相流场非轴对称特性分析

采用Fluent软件对蜗壳式旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,并在此基础上对流场的非轴对称特性进行了机理分析。蜗壳式旋风分离器入口结构的非轴对称以及气相旋流的不稳定性造成了气流的旋转中心与旋风分离器的几何中心不重合,从而导致了气相流场三维速度的非轴对称分布以及速度分量由于基准不同而产生的大小和方向变化。环形空间流场的非轴对称性主要是非轴对称入口结构影响的结果,分离空间流场的非轴对称性主要是旋流的不稳定性造成的。根据Rayleigh准则,旋风分离器内旋流流场的不稳定性是固有的,提高流场的旋流数可使流场的不稳定性降低,流场的非轴对称性降低。入口速度的变化不影响旋流数,也不影响流场的非轴对称性,但增加入口截面积比或减小量纲1升气管内径均可提高流场的旋流数,使流场的非轴对称性降低。旋风分离器的非轴对称性可以用角动量参量来描述。

蜗壳式旋风分离器全空间三维时均流场的结构

采用激光多普勒测速系统 (LDV)对蜗壳式旋风分离器全空间内三维湍流的时均流场进行了实验测定与分析 ,重点讨论了灰斗、环形空间和排气管的流场特点 .分离空间内时均流场是外侧准自由涡与内侧准强制涡的典型结构 .环形空间的入口部位有多个纵向二次涡 ,其他大部分空间顶部出现纵向二次环流 ,切向速度和径向速度的分布呈现非轴对称性 ,入口气量沿高度分布不均匀 .灰斗的顶部也存在纵向二次环流 .排气管内轴向速度分布与分离空间内的分布形态迥异 .

蜗壳式旋风分离器的磨损实验和分析

用模拟方法对蜗壳式旋风分离器器壁磨损进行了实验 ,探讨了旋风分离器的磨损机理 ,对蜗壳式旋风分离器器壁磨损最严重的 3个部位 :环形空间筒体 60～ 1 35°(以入口处为 0°)的局部区域、锥体部分的末端、灰斗锥体与料腿的连接附近的磨损特点进行了分析。实验结果表明 ,蜗壳式旋风分离器器壁磨损量与含尘气流的浓度是线性关系 ,与入口速度是三次方关系。在实验数据的基础上建立了磨损量计算的经验关系式。

蜗壳式旋风分离器内的湍流特性(Ⅰ) 分离空间

采用激光多普勒测速系统测试了蜗壳式旋风分离器内的流场 ,分析了最主要的分离空间内湍流特性 .内旋流区、排尘口附近、近壁处以及上下行流交界点和内外旋流交界点等处的湍流度变化非常剧烈 ,而且数值上也大得多 .比较轴向和切向湍流度得知表明分离空间的湍流是各向异性的 .Reynolds应力值在内旋流区大于外旋流区 ,而且在排尘口附近、排气管下口附近都有陡增 。

蜗壳式旋风分离器内的湍流特性(Ⅱ) 环形空间

采用激光多普勒测速系统测试了蜗壳式旋风分离器内的流场 ,分析了环形空间内的湍流特性 .环形空间 3个速度分量的湍流度是同一个数量级的 .环形空间入口处、近壁和顶部附近的湍流度变化非常剧烈 ,呈现强烈的各向异性 .

新型双蜗壳式旋风分离器内流场分布的试验研究

采用五孔球探针测试仪对一种新型双渐开线入口结构旋风分离器分离空间的三维速度和压力分布进行了测量。试验结果表明,该旋风分离器分离空间的切向速度呈现"驼峰"分布,最大值达到29vp,离心力场较强,上行流区的静压变化为顺压梯度,有利于降低压力损失;在流场测量的基础上,利用积分离散化的方法计算了分离空间的下行流量,指出控制短路流和分离空间下端的旋涡流动是进一步的优化方向。

汽冷旋风分离器可拆可调式装配模板

本文主要论述了汽冷旋风分离器可拆可调式装配模板的结构特点和工作原理。

基于响应曲面法的蜗壳式旋风分离器分离效率

采用计算流体力学Fluent软件对不同结构参数的蜗壳式旋风分离器颗粒分离效率进行数值模拟,建立基于响应曲面法的蜗壳式旋风分离器分离效率预测模型。结果表明:升气管直径对分离效率的影响高度显著,分离效率随着升气管直径的减小而显著提高;排尘口直径对分离效率的影响显著,排尘口直径越大,分离效率越高;直筒段高度对分离效率的影响较显著,随着直筒段高度的增大,分离效率先提高后降低;优化模型分离效率的比较说明预测值与模拟值吻合较好。

蜗壳式旋风分离器的原理与设计

循环流化床锅炉的分离机构是循环流化床锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量高温、高浓度固体物料从气流中分离出来，送回燃烧室，以维持燃烧室一定的颗粒浓度，保持良好的流态化状态，保证燃料和脱硫剂在多次循环、反复燃烧和反应后使锅炉达到理想的燃烧效率和脱硫效率。因此，循环流化床锅炉分离机构的性能，将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计、系统布置及锅炉运行性能。

大型汽冷旋风分离器制造工艺总结

针对大型汽冷旋风分离器的制造工艺进行了分析总结,对装配工装的设计、使用进行了详细论述。通过完善的组装工艺方案和合理的装配工装设计,使大型汽冷旋风分离器在制造过程中实现了分片组装焊接、整体预装矫正、分片包装运输的新制造模式,显著提高了大型汽冷旋风分离器的制造质量。

蜗壳式旋风分离器分离性能试验研究

蜗壳式旋风分离器作为轻烧镁旋流动态煅烧系统中最重要的分离设备,是提高系统分离性能的关键所在。文章建立蜗壳式旋风分离器分离性能试验装置,研究入口风速对阻力系数与压降的影响和颗粒浓度对分离效率与压降的影响。研究发现:蜗壳式旋风分离器的静压降随入口风速的增大而增大,静压降与入口风速平方成正比;压降随颗粒浓度增大而减少,分离效率随颗粒浓度的增大逐渐升高。

蜗壳式旋风分离器三维气相流场的数值研究

基于Fluent软件建立蜗壳式旋风分离器物理模型,对蜗壳式旋风分离器气相运动进行模拟,为优化分离器的结构提供理论支撑。分别研究了分离器内气相流场的速度分布规律、湍流结构和压力分布规律。结果表明:圆柱段速度分布对称性较差,锥体段速度分布对称性较好,主要是因为蜗壳式入口结构的非轴对称以及旋转气流的不稳定;流场的湍动能和湍动能耗散率均在圆柱段的环形分离空间内最大,说明在此区域湍流最为强烈,它消耗的能量也最大;流场的压力分布有很好的规律性,静压分布和总压分布极为相似,外旋流是高压区,内旋流是低压区,沿径向位置呈现很好的对称性,而动压在内外旋流的交界面上达到最大。

蜗壳式旋风分离器气固两相流数值研究

基于Fluent软件建立蜗壳式旋风分离器物理模型,对蜗壳式旋风分离器气固两相进行模拟,为优化分离器的结构提供理论支撑。分别研究了入口速度、入口颗粒粒径和入口颗粒浓度对分离器内分离效率和压力损失的影响。结果表明:蜗壳式旋风分离器的压降随入口风速的增大而增大,入口风速能够提高分离效率,但是压力损失也逐渐增大;相同入口速度下,分离效率随着颗粒粒径的增大而增大,但增加的幅度有所降低,最终逐渐趋向稳定;蜗壳式旋风分离器的压降随入口颗粒浓度的增大而减小,分离效率随入口颗粒浓度的增大而增大。

出口结构对双蜗壳式旋风分离器内流场的影响

用智能七孔球探针测试仪对不同出口结构的双蜗壳式旋风分离器内不同位置的三维速度及压力进行测量，从而获得不同结构参数对流场的影响。实验结果表明，排尘锥结构具有一定的稳流作用，有利于分离器的分离；分流型芯管的开缝有分流的作用，降低了芯管内的气流旋转强度，使上下行流都有所减少，旋风管中心附近以及边壁附近的切向速度都有所减小；分流型芯管的特有的缩口结构使不同截面上的切向速度的最大值都有所增加，距离缩口越近增加越强烈。

蜗壳式旋风分离器的分离性能研究

蜗壳式旋风分离器作为轻烧镁旋流动态煅烧系统中最重要的分离设备,是提高系统分离性能的关键所在.本文建立蜗壳式旋风分离器分离性能试验装置,以粒径48～75?m的轻烧镁粉、菱镁矿浮选粉和氢氧化锂粉为样品,研究了入口风速、颗粒浓度以及颗粒物性等参数对压降和分离效率的影响.研究表明:1)蜗壳式旋风分离器的静压降随入口风速的增大而增大,二者基本呈指数变化关系;入口风速增大能够提高分离效率,但是压力损失也逐渐增大,根据旋流动态煅烧系统的回收指标,得出最佳的风速约为19 m/s,此时的压降为1 100 Pa左右;2)在一定范围内,适当地增加入口颗粒浓度既能降低压力损失又能提高分离效率; 3)当粒径相同时,分离效率随着颗粒密度的增加而增加.

挡板汽提式粗旋风分离器的工业应用

介绍了石油大学开发的新型快速分离装置———档板汽提式粗旋风分离器 (FSC系统 )的结构、工作原理 ,及其在中国石油前郭分公司重油催化裂化装置上的应用效果。通过安装后的标定试验及生产运行表明 ,FSC系统的投用减少了沉降器结焦 ,焦炭和干气产率分别降低 0 .13和 0 .12个百分点 ,轻质油收率提高 0 .4 4个百分点 ,经济效益显著。