排气口与排尘口直径对旋风分离器性能影响的对比分析

针对排气口与排尘口直径对旋风分离器流场及分离性能的影响,通过数值模拟,分析缩小排气口与增大排尘口直径下不同旋风分离器的切向速度、轴向速度、压降、分离效率的变化情况。研究结果表明：缩小排气口直径,旋风分离器内部切向速度和轴向速度整体增大,内部涡流直径缩减,显著提升旋风分离器的分离能力,且对于颗粒粒径越小的颗粒分离效率提升越显著,但旋风分离器内部压降损失也会随着排气口直径的缩小而急剧增加。增大排尘口直径,当出口直径增大为0.5D时,整体切向速度会略微减小,外旋流部分轴向速度增大,旋风分离器的总分离效率会得到提升,内部压降损失会降低。继续增大排尘口直径到0.625D,对旋风分离器内部流场及分离性能影响不大。     

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。     

基于FLUENT的旋风分离器流场数值分析

建立循环流化床锅炉机组中三维旋风分离器物理模型,并在Simple算法的基础上,运用RNG k-ε湍流方程,与有限体积法相结合对控制方程做出离散处理,从而完成旋风分离器内部流场模拟。在TMCR、75%TMCR与50%TMCR等3种不同工况下,对旋风分离器入口烟道流速进行计算,然后对其速度场与湍流强度分布状况进行对比分析,最后通过采集现场数据做出进一步的验证。从结果可见:伴随着旋风分离器入口烟道流速的增大,其内部流场分布趋势逐渐平稳。     

降阻条件下旋风分离器的性能

通过对旋风分离器阻力组成的分析,研制了降阻框架,在特定的位置安装降阻框架后,能使旋风分离器的阻力降低40%以上。根据降阻旋风分离器内三维速度分布的测试结果,分析了降阻框架能降低阻力提高效率的原因。     

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，湍流黏性系数也反映了这个特点。     

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...     

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。     

循环流化床锅炉旋风分离器内流场数值计算与结构优化

采用FLUENT软件随机轨道模型,在拉格朗日坐标系下运用跟踪颗粒运动的方法描述颗粒的运动轨迹,对旋风分离器内的流场进行模拟,分析当旋风分离器的切入角和外简直径变化时对速度场和分离效率的影响,为旋风分离器的结构设计提供理论依据。     

六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究

大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气l分离.入口烟道的布置方式(入口角度和位置)对旋风分离器的性能有显著影响.针对600 MW超临界循环流化床锅炉,对6个旋风分离器并联布置方式进行了实验研究和数值模拟.实验结果表明,6个旋风分离器之间存在着分配不均现象;在相同条件下,不同位置的旋风分离器压降和返料流率均有一些差异,在炉膛同一侧,位于中间的旋风分离器的压降和返料流率均低于位于两端的旋风分离器的压降和返料流率.数值模拟结果显示,不同位置的旋风分离器之间气相流率分配基本均匀,在炉膛同一侧,进入两端的旋风分离器的颗粒流率要高于进入中问的旋风分离器的颗粒流率;位于两端的旋风分离器,颗粒贴着入口烟道外壁进入,处于较好的分离状态,而位于中间位置的旋风分离器,有部分颗粒冲击入口烟道内壁,不利于分离.     

方形扩散式旋风分离器的实验研究

通过性能实验测定了方形扩散式旋风分离器的分离效率和流动阻力,用PDA系统测试并分析了方形扩散段几个不同截面的流场分布。结果表明,方形扩散式旋风分离器的结构能够改善其性能,在较低入口速度下仍有较高的分离效率;扩散段各截面上流场呈不对称分布,角区对分离效率和阻力的影响很大,角涡有利于细颗粒的团聚与脱除。     

双轴向粗粉分离器流动特征研究

为研究双轴向粗粉分离器流动特征,利用计算流体力学方法研究现有轴向粗粉分离器内气体速度、压降、湍流强度等流动特征以及颗粒浓度和流线图,结果表明,轴向粗粉分离器的煤粉细度大、粉管浓度偏差大,进粉口、顶盖处等有效空间没有得到充分利用,分离器顶端积粉严重且出口压降大.提出了优化方案并进行了示范应用,制粉系统性能指标显著提高.     

方形分离器的试验研究与分析

在自制的多功能多相流试验台上对下排气下出料式方形分离器进行了试验研究,结果表明该分离器在正常运行条件下具有较高的分离性能。在对其内部三维流场的分布情况进行了详细分析,以及与圆形分离器对比的基础上得出方形分离器内部造成颗粒与气流分离的机理与圆形分离器基本上一致,均为离心力的作用产生分离效果,但方形分离器在拐角处的分离效果更强,而且方形分离器内部切向速度不再分为涡核区和势流旋转区,径向与轴向速度的规律则仍与下排气圆形分离器大体相同。其分离效果受风速和入口颗粒浓度的影响均存在着一临界值,低于该临界值分离效果随风速和浓度的增加而急剧上升,大于此临界值后则有缓慢下降趋势。     

600MW超临界循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

利用Fluent软件对某600 MW超临界裤衩腿六分离器循环流化床锅炉炉膛的气固流场进行数值模拟研究.模拟采用双流体模型,分析炉膛颗粒浓度轴向分布,颗粒浓度与轴向速度的径向分布以及六分离器气同流率的不均匀性.结果表明:颗粒浓度的轴向分布呈稀密两相区分布;裤衩腿区内墙有较浓颗粒回流;稀相区颗粒呈双环核分布,中隔墙及前后墙回流明显;中隔墙边壁及间隙区颗粒浓度高于侧墙边壁浓度;悬吊屏屏间隔区域颗粒浓度比悬吊屏外侧区域颗粒浓度低;六分离器中中间位置固相颗粒质量流率高于两边位置,两边位置差别不大.     

并联双旋风分离器气固分布分析

循环流化床锅炉常采用多个并联分离器来实现气固分离,然而运行中多存在气固两相流动分布不均的现象。以某300MW亚临界循环流化床锅炉的旋风分离器为研究对象,基于Chen-Shi压降关联式,研究并联双分离器中气体速度、入口颗粒浓度和分离器阻力特性曲线变化趋势对气固分布规律的影响。此外,通过改变结构参数探究其对气固分布的影响。研究发现,入口颗粒浓度和拐点浓度共同决定了气固分布的均匀性。减小芯筒直径和增大进口宽度,有利于增大双分离器内气固均匀分布的几率。     

循环流化床飞灰分离装置的数值模拟及计算

运用脉动频谱随机轨道模型（ＦＳＲＴＭＯＤＥＬ）计算循环流化床锅炉飞灰分离装置的Ｕ型分离器、下排气旋风分离器的颗粒运动轨迹，并且针对不同分离器的特点，采用了不同的数值模拟方法来计算分离器内气体流场分布。计算结果表明，采用的方法较好地模拟了不同类型分离器内气体流动与颗粒的运动轨迹，数值计算与试验值较为吻合。     

石膏旋流器空气柱内三维速度场的数值模拟

石膏旋流器是火电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的重要设备,在运行过程中会出现空气柱现象,致使能耗增大、流场不稳定、分离效率降低。为了解空气柱内气体流场特性,采用Fluent软件,应用流体体积模型（VOF）,对单一入口石膏旋流器内空气柱产生、发展到稳定的整个过程进行了数值模拟。研究结果表明：空气柱内为螺旋流动;由两端出口进入的空气在相遇后还需经过一定时间的发展才能达到稳定的状态;气相的轴向速度随时间有明显的变化,切向速度变化幅度较小,径向速度比轴向及切向速度小一个数量级。进行石膏旋流器结构优化时应考虑设计对称入口结构和空气柱内空气运动方向不同。     

强旋湍流气固两相流动的实验研究

以循环流化床为应用背景，采用三维激光颗粒动态分析仪(3D—PDA)对一方形截面分离器内的强旋气固两相流湍流进行了研究。结果表明：(1)方形分离器内的旋流流场呈中心为强制涡而边壁附近为准自由涡分布，在边角位置存在局部旋涡。颗粒在边角处的相互碰撞强化了该处的准层流脉动，使得湍流动能和局部湍流强度在边角附近取得较大值。其消耗了较多的能量，是造成分离器压力损失的主要区域之一，并有利于颗粒在边角约分离。(2)在分离器上部，垂直方向的平均下落速度的最大值靠近导流锥体的右侧(进口在左侧时)。在分离器中下部，最大下落速度在分离器的右壁面，截面中心部位速度方向向上，出现回流。     

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。     

正压直吹制粉系统的分离器特性试验研究

分离器作为正压直吹制粉系统中的重要部件,直接影响到制粉系统的出力和煤粉细度.首先通过对分离器进行数值模拟研究得出分离器的内部流场分布和其阻力特性,然后通过对某电厂制粉系统对应的分离器进行试验研究,对径向分离器与轴向分离器进行结果比较;同时对其改造后的轴向分离器进行分析试验,得出分离器的效率等性能参数,从而保证制粉系统出力和出口煤粉细度达到锅炉燃烧要求.     

不同湍流强度下潮流能水轮机尾流特性试验研究

为探究在不同湍流强度下潮流能水轮机的尾流场流速分布和紊动特性,合理布置多机组阵列位置,通过现场模型试验探究了潮流能水轮机在两种湍流强度下的尾流场特性。结果表明:水轮机横向尾流场湍流强度和速度分布沿转轮中心线呈对称分布;水轮机后方1.5D处最大速度损失出现在转轮叶尖位置附近;水轮机后方纵向流场1.5D处,在两种湍流强度下轮毂以上位置的速度分布相似;在转轮中心后方10D位置处,低湍流强度流场速度恢复至初始流速的89.60%而高湍流度流场速度恢复至初始流场的95.22%,高湍流强度流场由于提高其流场的脉动特性而有利于尾流场速度的恢复。研究结果对多机组阵列研究具有一定借鉴意义。