循环流化床锅炉效率可调旋风分离器数值模拟与试验研究

为消纳新能源发电,循环流化床（CFB）锅炉需要参与到深度调峰中,这导致CFB锅炉床温过低,脱硝效率下降,影响锅炉安全稳定运行。为此,本文提出通过在旋风分离器锥形筒开孔并通入干扰风的方式来控制分离效率,具有成本低、无污染等优点。采用冷态实验和数值模拟相结合的方式进行研究,首先搭建了冷态实验装置,对干扰风的通入形式和速度进行了实验研究,然后采用CFD数值模拟与实验结果进行对比,并将验证过的数值模拟方法应用于某台330 MW机组CFB锅炉上。结果表明:在180°与270°孔中,分离效率随着干扰风速的增大先增大后减小;在0°和90°孔中,分离效率随着干扰风速的增大而减小。综合来看,在90°孔中通入干扰风降低分离效率的效果较好;吹扫角度向下45°能够进一步降低分离效率。本文对参与深度调峰的CFB锅炉灵活性改造有一定借鉴意义。     

ZGM型中速磨煤机分离器挡板开度优化研究

中速磨分离器挡板是调节煤粉细度的敏感元件,挡板开度大小对磨机效率、阻力和锅炉效率均有较大影响,针对某厂ZGM113G型中速磨在运行中存在的问题,利用CFD模拟软件对该磨机的分离器进行研究,模拟不同挡板开度下分离器内部气体流场变化和颗粒运动轨,分析不同粒径煤粉颗粒在不同挡板开度下的分离效率和进出口的压差变化情况。计算出分离器挡板的最佳开度区间,并得到实际运行的验证。     

入口收缩角度对旋风分离器分离性能的影响

入口收缩角度对旋风分离器内流场及分离性能有着重要影响,从而影响循环流化床(CFB)机组的运行性能。本文以临清三和280 t/h CFB锅炉的旋风分离器为例,采用数值模拟的方法对入口收缩角度a为14°、20°、25°、30°、34°这5种旋风分离器进行研究。结果表明:当烟气流量恒定时,入口收缩角度越大,切向速度越大,颗粒所受到的离心力也越大;轴向速度的下行流速度也越来越大而上行流速度越来越小;分离器的压降越来越高,而分离效率先逐渐升高后逐渐下降。进一步研究收缩角度和缩口速度对分离效率的影响,收缩角度和缩口速度都存在优化值,在本研究范围内,该型旋风分离器收缩角度和缩口速度的优化值分别为30°、20 m/s。     

风能资源和风力发电

风所具有的能量是很大的,风速9m/s~10m/s米的5级风,吹到物体表面上的力,每平方米面积上约有10kg;风速20m/s的9级风,吹到物体表面上的力,每平方米面积可达50kg左右;台风的风速可达50m/s～60m/s,它对每平方米物体表面上的压力,竟可高达200t以上。被风激起的海浪对海岸的冲击力是相当大的,最大时甚至可达每平方米60t左右。     

旋风分离器的入口烟道布置对性能的影响

大型循环流化床锅炉都采用多个旋风分离器并联布置在炉膛出口,这些旋风分离器的入口烟道受锅炉空间的限制都是短入口烟道,不同的入口烟道布置方式会直接影响旋风分离器的性能。在筒体直径为1 m的旋风分离器实验台上设计了内侧式与外侧式2种短入口烟道,对比研究入口烟道布置方式对旋风分离器性能的影响。实验结果表明,入口烟道布置方式显著影响旋风分离器的性能;在相同条件下,内侧式入口烟道的旋风分离器的分离效率比外侧式的高,压降也比外侧式略高。数值模拟结果显示,入口烟道布置方式对颗粒在短入口烟道中的分布有直接的影响;采用外侧式入口烟道时,颗粒流股在短入口烟道内无法贴向外壁,部分颗粒直接冲击排气管,导致分离效率降低。     

自然通风湿式冷却塔冷却数随外界侧风变化规律的研究

外界侧风在很大程度上影响自然通风湿式冷却塔的冷却性能。冷却数作为衡量冷却性能的指标之一,其大小决定着冷却效率的高低。该文根据相似理论,通过热态模型实验,研究外界侧风对湿式冷却塔冷却数的影响规律。实验研究表明:冷却数随外界侧风风速的增加先减小后增大,当侧风风速达到0.7~0.8m/s(相当于实际风速7~8m/s)时,冷却数基本等于无风工况下的值。当外界侧风风速为0.4 m/s(相当于实际风速4m/s)时,冷却数达到最低,与无风工况相比,其值降低20%左右,对应的冷却效率降低约10%。该研究通过现场实验验证了实验室模型实验的准确性,现场实验表明:当外界侧风达到3.5 m/s(相当于实验风速0.35 m/s)时,冷却数降低约18%,冷却效率降低约11%。     

三次风速对煤粉燃烧器燃烧效率的影响

为了研究三次风速对LB2000型沥青搅拌站煤粉燃烧器燃烧效率的影响,建立煤粉燃烧器数学模型,应用Fluent软件,采用标准k-ε模型对煤粉燃烧器中的煤粉燃烧进行模拟。在不同三次风风速下,对沥青搅拌站煤粉燃烧器的温度场、组分浓度场、燃尽率分布场和颗粒轨迹进行了分析。根据燃烧效率评价标准,得出了最佳三次风风速为40~50m/s。     

循环流化床锅炉旋风分离器分离特性的研究

通过对220 t/ h 循环流化床锅炉高温旋风分离器进行的试验研究,得出了旋风分离器的分离效率、分级分离效率及一些因素如入口风速、飞灰浓度、粒径大小、烟气温度等对分离器性能的影响;以及分离性能对循环倍率、炉内燃烧等锅炉运行特性的影响。试验结果表明:烟气温度升高会减少分离效率; 分离器的分离效率随进口烟速的增大而增大、随飞灰浓度的增加而增大、随飞灰粒径的增加而增大;循环倍率越高,要求的分离效率越高; 燃料中灰分越高,所要求的循环倍率越大。     

旋风分离器入口上侧收缩角对流场影响研究

为了改善旋风分离器内部流场的不对称性并提高分离效率,提出在旋风分离器的入口上侧设置收缩角,并采用Fluent软件的雷诺应力模型（RSM）对入口上侧带收缩角的旋风分离器进行数值模拟。结果表明:设置入口上侧的收缩角,可使旋风分离器近壁面区域的静压明显增加,中心轴线上的静压波动减小,并且排尘口附近的负压值变大,有利于改善颗粒返混现象;入口收缩角使入口截面逐渐变小,入口气流逐渐加速,而压降大致与入口速度的平方成正比,导致压降升高;入口收缩角没有改变短路流发生的区域,积分截面都在排气管末端下方15 mm处,但是改进后的旋风分离器短路流量减少,切向速度变大,有利于颗粒分离。     

双进口方形分离器内气固两相流动的数值模拟

采用雷诺应力模型对双进口方形分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹。数值计算的分离器效率和压降与试验结果基本吻合。结果表明,双进口方形分离器的流场具有Rankine涡的特点,但是在边角处出现局部小漩涡。同时采用数值模拟的方法对分离器结构进行优化,研究了中心筒插入深度、入口尺寸、直筒段长度、锥体长度对分离效率的影响。通过结构优化,分离器的切割粒径可在6μm左右。方形分离器内旋流较弱,压降较小,可以认为不是分离器性能的主要影响因素。     

旋液分离器对煤气化细灰的分离特性研究

以煤气化细灰为固相颗粒物料,研究了旋液分离器对含一定细灰黑水的液固分离特性,考察了不同操作参数对不同粒径细灰颗粒分离效率的影响规律。研究结果表明,对10μm以下的细灰颗粒,入口流速、分流比和入口颗粒浓度对不同粒径细灰颗粒的分离效率均有较大影响。对5.012μm以下颗粒,随入口流速的增加,分离效率先减小后略有增大,粒径越小、分流比越大,该趋势越显著;当粒径介于5.012~10μm之间,分离效率随入口流速逐渐增大。10μm以下的细灰颗粒,随分流比的增加,分离效率近乎呈线性增加趋势,并无最佳分流比出现;随入口颗粒浓度的增加,分离效率略有增加。对10μm以上的细灰颗粒,随颗粒粒径的增加受入口流速、分流比和入口颗粒浓度影响逐渐显著。在旋液分离器内,存在明显的小颗粒团聚现象,表现为当颗粒粒径30.2μm时,分离效率已出现超过100%的情况。利用实验结果拟合出旋液分离器对煤气化细灰分离粒度的预测公式,该公式预测值与实验值吻合良好。     

旋风分离器壁面磨损数值模拟研究

壁面磨损是制约旋风分离器发展的突出问题,基于计算流体力学方法研究入口速度和颗粒粒径对分离器壁面磨损及分离效率的影响。研究发现,环形空间壁面沿圆周方向的磨损速率分布规律不随入口速度变化而改变,180°至260°方位角区间磨损较严重;分离空间筒体壁面的磨损速率沿圆周方向呈现较均匀分布,锥体壁面的磨损速率随高度的减小而增大。不同单一粒径下环形空间壁面沿圆周方向磨损速率先增加后减小,且粒径较大时磨损峰值对应的方位角更小;分离空间壁面磨损速率在锥体下部达到磨损峰值,且在粒径大于30μm时会明显增加。当颗粒粒径处于8～30μm之间时,增大入口速度是提高分离器效率的有效方法;当颗粒粒径大于50μm时分离效率接近100%。     

旋风分离器内流场特征的数值模拟

为了优化旋风分离器结构和操作条件,采用数值方法分析了旋风分离器进口速度变化对其内流场特征的影响。计算模型为直段直径300 mm的旋风分离器,常温常压下进口空气速度范围为15~30 m/s,模拟结果与文献数据吻合良好。分析可知分离器压降主要由排气管口、排气管内和排尘管口等部位的高湍动能损失组成。一定轴向距离上,不同进口速度时的切向速度分布和轴向速度分布分别具有相似性特征。切向速度最大值和最小值的径向位置在r≈0.6R1和r≈0处。轴向速度两种分布形态的过渡发生在轴向距离Z≈-500 mm处。进入分离器气体的运动轨迹和停留时间与气体在进气管的进入位置和气体速度相关。基于上述研究结果,可对旋风分离器进行定性或定量的优化设计,并为分析旋风分离器多相流的流场特征和分离特征奠定了基础。     

煤制气再燃气固两相流分离数值模拟研究

以与某130 t/h冷态炉膛相匹配的部分煤制气实验装置为物理模型,基于颗粒轨道数学模型,采用Fluent计算软件对煤制气气固分离工况进行数值模拟。研究结果表明:随着分离风的增大,颗粒湍流范围增大,煤粉颗粒停留时间增加,当颗粒粒径为3.5 mm、分离风为11 m/s时,气固分离效果最好,颗粒停留时间达到2.2 s的比例为70%。     

基于小波模极大的循环流化床气化炉冷态试验研究

对循环流化床气化试验系统进行冷态试验研究,改变风量、颗粒粒径、组合粒径等操作参数,掌握固体循环速率Gs、空隙率的变化规律,应用小波模极大法对压差波动信号进行分析。结果表明：随着表观风速的提高,Gs逐渐增大。表观风速大于2 m/s时,普通颗粒在提升管底部表现出快速区特征,其压差的模极大值线条数与顶部差不多相等。改变粒径分布范围,细颗粒能够增大Gs的同时,相当份额的粗颗粒在提升管内能表现出底部湍流区、上部快速区的特征,延长了其在床内的停留时间。对应的底部压差波动信号的模极大值线较顶部要多,但随着表观风速的增大,快速区长模极大线位置向后移动。分析结果有助于深入理解增压循环流化床气化的设计、控制和运行。     

燃用超低热值煤泥CFB锅炉U型分离器数值模拟研究

以超低热值煤泥为主要燃料的循环流化床锅炉燃烧时,会产生大量飞灰,不合理的U型惯性分离器结构和气动力学参数选择或造成分离后的粗灰集聚于U型惯性分离器底部,使得返料通道堵灰以及结焦问题高频发生;或导致该分离器分离效果低下,增加后级旋风分离器的负担,造成锅炉除尘效率降低。为了提高U型分离器的分离效果,采用计算流体力学FLUENT软件,建立对应的气固两ENREF 1相流模型,颗粒相采用拉格朗日方法,选择相间耦合随机轨道模型,气相湍流模型选择κ-ε模型,模拟了不同挡板深度以及不同质量流量对U型分离器分离效果的影响,并计算出不同挡板深度和不同质量流量时U型分离器的分离效率。计算结果表明,所用方法较好的模拟了U型分离器内固体颗粒的运动状态,颗粒的分离效率并不是随挡板深度或质量流量的增加而增加,而是在一定范围内变化。研究结果在一定程度上对U型分离器的结构优化提供了依据。     

锂离子电池电芯用负压除粉屑的影响因素

探讨末端风口风速、末端风口至风源距离、粉屑尺寸及除尘方式对电芯用负压除去粉屑效果的影响.对于微米级的粉屑,当末端风口风速由9.7 m/s增大至24.4 m/s时,相同尺寸粉屑被完全吸附的最大距离提升86.6％以上.当末端风口至风源距离从0 m增大至8 m时,末端风口风速由25.9 m/s衰减至23.5 m/s,衰减率为...     

一次风量对煤粉分离器分离特性影响的研究

运用数值模拟与磨机工业采样相结合的方法研究一次风量对煤粉分离器分离特性的影响。采用欧拉κ-ε湍流模型对运用结构化网格划分的1/8分离器模型进行数值计算,结果显示:随着一次风速的增加,煤粉溢出分离器速度增加,未经分级作用而直接离开分离器的颗粒量增加;风速增加致使分离器分离比率降低,煤粉分离能力变差,并将导致循环倍率增加。对工业磨机进行开孔改造并完成2个风速条件下的采样试验,分析了风速对分离器入料、返料和合格煤粉粒度组成的影响。数质量平衡计算表明磨机循环倍率随风速的增加而增加,与基于数值模拟的计算结果呈良好的相关关系。     

表面式间接空冷塔内外流场的数值分析

为了研究侧风对表面式凝汽器的自然通风间接空冷系统受的影响,借助FLUET模拟软件平台,应用合理的模型,对间接空冷塔分别在5 m/s和10 m/s不同的风速下进行模拟。计算结果表明,当风速为5 m/s时,塔内换热较为良好,塔内左右侧压力分布比较均匀。当风速增加到10 m/s时,产生了明显的回流,热空气离开塔的上升速度降低,塔内抽力明显降低。因此对空冷塔的换热造成了影响。数值模拟结果可作为间接空冷塔的优化设计的依据。     

电工技术信息

装配在煤粉锅炉上的细粉分离器(旋风分离器)用来捕集气粉混合物中的细煤粉存贮入煤粉仓,脱析出的空气通常以三次风送入炉内。借离心作用进行气、粉离析的旋风分离器,在分离效果差的情况下,三次风的含粉量将增多,这股低温气流(约90～110℃)又含有大量湿份(原煤水份经干燥蒸发),对燃烧无烟煤锅炉如果组织不当,炉内燃烧工况将会受到干扰,甚至破坏。为此,提高细粉分离器运行效率,把由磨煤机磨制的煤粉从空气中绝大部份离析捕集下来,由主火嘴(一次风)射入炉内高温气团区,不仅对改善煤粉的着火与稳燃,飞灰的燃