水泥厂SCR脱硝反应器入口段流场数值模拟研究

为了提高脱硝效率,必须保证SCR脱硝反应器入口段烟气流速均匀分布,使烟气和催化剂均匀接触,进而使催化效率提高。本文利用流体力学计算软件Fluent对SCR脱硝反应器入口段进行了数值模拟,在模拟研究空塔时烟道内流场的基础上,有针对性地设置导流板进行优化,摸索出最佳的导流板布置形式,分析了烟气速度分布和氨质量分数分布情况。结果表明:导流板的加入使SCR脱硝反应器烟道流场有明显改善,烟气进入第一层催化剂前的速度相对标准偏差为8.2%,氨质量分数相对标准偏差为3.5%,均满足行业标准。     

水泥窑SCR烟气脱硝反应器内流场均匀性研究

采用Fluent软件对选择性催化还原(SCR)脱硝反应器内流场进行模拟,基于标准k-ε模型、多孔介质模型、物质输运模型、DPM模型,采用单一气相烟气分析了不同整流格栅间距、整流格栅高度、整流格栅位置及导流板个数、导流板角度对烟气流场均匀性的影响,最终对最优方案下单一气相不同组分的烟气、不同负荷进行了验证,以及DPM双相耦合条件下不同负荷进行了验证。结果表明,从无整流格栅到加整流格栅时,最大入射角均小于90°,催化剂上方涡流消失;当整流格栅的间距为107 mm,整流格栅高度为200 mm,整流位置与入口下边缘平齐时首层催化剂上层100 mm处的速度分布偏差系数降至19%;当导流板的个数为7个,导流板角度为18.2°时最为合适,此时首层催化剂上方100 mm处的速度分布偏差系数为11.91%,最大入射角度为3.14°。当最佳参数下对单一气相不同组分的烟气、不同负荷进行模拟,均符合工程要求。采用DPM双相耦合,颗粒物采用Rosin-Rammler分布条件下与单一气相进行对比发现,首层催化剂上方100 mm处平均速度有了一定的增加,速度标准差变化较小,速度分布偏差系数相应减小,符合工程要求。     

SCR反应器入口流场均匀性模拟研究

采用Fluent软件对SCR反应器的入口部分流场进行了模拟,分析了不同导流板形式对烟气速度分布的影响。对整流格栅的画法进行了研究,分别对比了采用多孔介质模型和直接画出整流格栅两种方式,发现采用多孔介质模型所得模拟结果与实际物理场有偏差,最后选定直接画出整流格栅的方式进行模拟。对比了在流道转弯处设置不同导流板形式对流场的影响,发现当转弯处设置10块弧形等长导流板时流场分布最为均匀。     

带导流板的自吸式搅拌槽内流动场的数值模拟

对一带导流板的自吸式搅拌槽进行了数值模拟,研究搅拌转速、桨叶高度、叶片数目对搅拌槽内流动场的影响.结果表明,随着搅拌转速的均匀增大,搅拌槽内流体速度均匀度增大,搅拌轴功率也逐步增大;随着桨叶高度的逐渐增大,搅拌功率先降低再增加;桨叶安装高度为150 mm,搅拌混合效果较好;随着桨叶数目的增多,搅拌槽内的流体速度分布更加...     

导流筒高度对气固环流反应器流动特性的影响

为了研究导流筒高度对环流反应器内流动特性的影响,基于欧拉-欧拉方法,采用基于多尺度结构的EMMS曳力模型,结合颗粒动力学理论,建立了环流反应器内气固两相流动模型,通过对比实验数据,确定了合适的模型参数。采用已建立的流动模型,对导流筒高度进行了优化研究,考察了导流筒高度变化对平均床层密度、质量流率和环流速率等参数的影响。结果表明,导流筒优化高度为1.4 m时,环流效果较好,其平均质量流率比原装置(HD为1.2 m)提高了36.17%。     

U形导流板换热器传热和阻力性能分析

建立U形导流板换热器和扭转流换热器全截面周期模型,利用计算流体力学（CFD）方法对两种换热器壳程性能进行数值研究。相较于扭转流换热器,U形导流板换热器的壳程压降降低45.3%～47.5%,传热系数降低9.9%～13.5%,均匀性提高2.4%～4.0%,综合性能提高4.0%～14.6%。场协同结果表明,U形导流板换热器壳程流体速度与压力梯度的协同性优于扭转流换热器,而流体速度与温度梯度的协同性不如扭转流换热器。本文利用激光多普勒测速仪（LDV）验证了模拟方法准确性和模拟结果的可靠性;分析了U形导流板结构参数及布置方式对换热器壳程压降和传热性能的影响。结果表明,U形导流板的布置角度和布置方式对性能影响显著,导流板宽度和导流板间距的影响较小。     

中温中尘SCR烟气脱硝系统流场优化的研究

以某新型干法水泥熟料生产线的SCR脱硝系统为研究对象,对SCR反应器内烟气流动进行数值模拟研究。通过对比不同工况条件下烟道内烟气速度分布和第一层催化剂截面的烟气速度分布、速度相对标准偏差、入射角,研究SCR反应器内均流装置对烟气流场均匀性的影响。结果表明：在烟道和喇叭口内布置导流板对速度均匀性有显著改善作用;通过分析第一层催化剂表面的烟气分布得到在格栅处添加一层多孔板能够进一步优化烟气在催化剂表面的分布。可为水泥行业SCR系统流场优化和结构设计提供参考依据。     

SCR系统流场优化数值模拟研究

为提高选择性催化还原脱硝系统(SCR)的烟气气流均匀性,进而提高SCR反应器的催化效率、减少催化剂的冲蚀和损耗、提高催化剂使用寿命和提高催化反应反应物的接触程度,针对SCR反应器的流场开展数值模拟以及导流板和整流板的结构优化,基于Realizable k-ε模型和多孔介质模型,通过对全尺寸SCR反应器模型的速度场的模拟,研究导流板结构、整流板数量对于SCR脱硝系统的流场组织和气流均匀性的影响。通过模拟SCR反应器内的颗粒分布,研究飞灰颗粒对流场的影响。通过计算整流板前截面的相对速度偏差和分析不同优化方案下的SCR反应器的速度场,评估导流板和整流板的导流效果,进而确定最佳方案。结果表明:在弧形、直弧形、弧形、直弧直4种导流板方案中,直弧直形导流效果最好,这是因为弧形导流板前的水平直板和竖直直板可以更好地引导气流流动;结合反应器采用斜顶设计的几何特点,基于流场调整导流板形状与速度梯度方向相同,可以显著优化烟气的气流组织,减少转弯处的能量耗散;催化剂层前的整流板可进一步引导气流流动,极大改善气流均匀性;但过多的整流板提高近壁面处的烟气气流阻力,加剧能量耗散和速度不均匀性,反而降低整流板的整流效果。本研究整流板数量15较为合适。经过对导流板和整流板结构及数量的调整,最终可将催化剂上层的速度偏差降至6.68%,符合工业要求。针对烟气颗粒场的分析表明,飞灰颗粒主要沉积在烟道右壁面和上升通道上壁面处;同时,对颗粒沉积处必要的飞灰处理可减少烟气飞灰对于催化剂的冲蚀作用。     

导流型防风网的力学特性分析

应用CFD模拟软件Fluent 6.2对开孔率30%的新型导流型防风网与传统方孔、圆孔平板网的受力与结构稳定性进行了研究。分析了不同风速下方孔、圆孔、导流型3种不同开孔型式网板受风荷载作用情况。模拟结果表明:导流型防风网受风荷载作用与传统方孔、圆孔网板相比差别不大,且风荷载都是随着风速不断加大,呈现二次方性增长,当风速由3 m·s^-1增加到15 m·s^-1时,风荷载增长约20倍;不同开孔网板的力臂与固定网高之比相差不大,且随来流风速增加变化不大;产生网板阻力的主要原因是网板近壁面的前后压差和网后气流湍动形成的拖曳涡。     

不同入口导流板炭黑除尘器内部流场的模拟分析

采用CMD60除尘器对侧进风方式4种不同入口导流板模型(横条形低进风模型、竖条形低进风模型Ⅰ和Ⅱ、竖条形高进风模型)的流线分布、上升气流速度、滤袋冲刷及气流的导向效果进行模拟仿真。结果表明,竖条形高进风模型流线分布效果最好,下箱体内气流的上升速度最小,对滤袋的保护效果最佳。     

基于阶跃射流的撞击流反应器流场动态特性分析

利用实验与数值模拟方法对动态阶跃型撞击流反应器流场特性进行研究,分析不同入口速度条件下流体流动规律、湍流特性以及能量水平。结果表明,动态阶跃型入口条件下,撞击面在两喷嘴之间周期性移动,流动参数也会发生周期性变化。随着入口平均速率的增大,驻点速度逐渐增大;随着两喷嘴入口速率差的增加,撞击面移动速度加快,撞击区流体湍流强度逐渐增加;随着入口平均速率与入口速率差的增大,XOZ平面在一个周期内的平均湍动能逐渐减小。对比动态撞击流反应器与稳态撞击流反应器内流场特性,探究动态入口条件对撞击流反应器流场特性的影响。结果表明,动态阶跃撞击流反应器湍流黏度、湍流强度和湍动能等参数均明显高于稳态撞击流反应器,撞击轴线上的湍动能梯度分布大于稳态撞击流反应器。动态入口条件下撞击流反应器流体湍动更剧烈,能量水平更高,有利于增加流场内流体扰动与促进混合。     

高效导流体喷头理论分析

在高压水射流清洗设备中 ,射流喷头是关键部件 .为了提高喷头的喷射效率 ,提出了一种带有导流体的射流喷头 .由于喷头中有了导流体 ,避免了涡流的产生与剪切层的分离 ,从而大幅度地减少了喷头的能量损失 .文中对这种新型导流体喷头进行了理论分析与实验研究 .由实验室研究与现场清洗作业得到的结果表明 ,与没有导流体的喷头相比 ,这种新型导流体喷头具有更高的能量效率 .     

分流板结构对微通道平行流蒸发器性能的影响

试验研究了仅改变微通道平行流蒸发器内第一个分流板上的开孔数量和位置时,蒸发器的流动和换热性能的变化规律。结果表明：分流板的开孔数量和位置对蒸发器的流动和换热性能影响很大。合理布置分流板的结构,可以改善蒸发器内的流量分配,从而提高蒸发器的制冷能力,同时压降也会上升,且上升幅度大于制冷量的增加幅度。分流板上的总开孔面积一定时,开孔数量和位置的变化对蒸发器的内部阻力系数没有影响。分流板上的开孔数量太少及开孔位置偏离中心都不利于流量的均匀分配。分流相对均匀的第一个分流板的结构是：开孔数量是扁管数量的一半,开孔位置与相邻两扁管的投影等距。     

基于水泥除尘+脱硝流场的CFD数值模拟研究

随着社会环保意识的增强,大气污染物的排放标准也日益严格,这给环保工程带来了极大的潜在市场。脱硝反应器设计作为SCR脱硝工艺中除了催化剂的另一核心,在水泥行业没有更好的催化剂被研发出来之前,想要脱硝设备的性能得到极佳的发挥,在高温高尘区布置除尘+脱硝设备已经是工程上的一个选择,而在高尘区要保证催化剂的稳定、高效运行,流场的优化必不可少。本文针对某水泥行业除尘+脱硝项目,采用CFD软件对其流场进行数值模拟,并给出导流板的优化设计方案。结果表明:在电除尘器上进气口布置合适的导流板,使得进入电场的烟气分布均匀;同时在整流格栅前添加导流板,脱硝反应器内的流场也得到了极大改善。因此,采用CFD软件数值模拟对水泥行业除尘+脱硝有着重要的意义。     

基于动态双重网格下喷动床滞止区流动特性CFD-DEM数值模拟

基于Fortran语言自行开发了基于动态双重网格方法下的喷动床内气固两相流动的CFD-DEM方法,同时开展了喷动床内径向混合实验与模拟研究,又结合单网格方法对喷动床内0~2.0 s内的滞止区特性进行对比分析,验证了动态双网格方法计算结果的准确性。然后利用动态双网格方法对不同进口气速下和不同初始堆积高度下的喷动床进行数值模拟研究,对滞止区颗粒流动过程进行追踪,结果表明：径向混合实验结果与数值模拟结果有很好一致性;在喷动床内存在一定的滞止区,滞止区内的颗粒流动性较差;初始堆积高度不变,随着进口速度的增加,滞止区高度下降速率和向喷口延伸速度无明显变化;进口速度不变,随着初始堆积高度的增加,滞止区颗粒下降速度随之增加,但其向喷口延伸速度逐渐变慢。     

基于雷诺应力模型的脱油旋流器流场特性研究

采用雷诺应力模型(RSM)对油水分离用水力旋流器进行了数值模拟,模拟出了循环流和短路流现象,得到了内部流场的轴向速度、径向速度和切向速度的分布规律;模拟结果与实验结果吻合较好,说明该湍流模型和计算方法的选取是正确的;另外,针对油相体积分数为2%,油滴粒径为40μm的混合介质进行分析,得出了油水二相的体积分数分布。在旋流器的轴心处油相体积分数最大,最大处混合介质中含油体积分数高达98.9%;在壁面附近体积分数很小,说明该水力旋流器的分离效果较好。通过数值模拟为进一步研究水力旋流器内部流场的分布和结构优化设计奠定了基础。     

两相均流板对弯管中气固两相运动分布特征的影响

针对燃煤电厂烟气污染物脱除设备入口弯管内气固两相分布不均的问题提出一种新型两相均流板,采用CFD数值模拟首先对比分析了安装两相均流板与常规导流装置的均流效果,之后详细研究了新型两相均流板对弯管水平出口管道中气流速度、颗粒质量分布规律的影响以及板型及板间夹角对两相均流板均流效果的影响,并结合Design-Expert响应面法获得两相均流板的最优结构,将最优结构应用于工业性实验中,最后将计算结果与工业性实验数据进行了比较。结果表明:弯管内安装两相均流板较安装导流板/三角翼挡板气固两相均流效果更优,既可以使气固两相均匀分布又可以有效降低系统的压阻;随板间夹角的增大,管内的气流速度分布以及颗粒的质量浓度分布呈阶段性变化,而管内的压降则随板间夹角增大而增大;最佳两相均流板结构为夹角为75.49°的直板型两相均流板。模拟与实验结果吻合较好,利用提出的数值模拟方法可以详细真实地模拟计算大型及具有复杂内部结构的除尘器入口弯管中气固两相流动。     

中比转数离心泵内部流场的三维数值模拟

基于全三维不可压缩雷诺时均方程和RNGk-ε湍流模型,采用压力-速度隐式修正SIMPLEC算法,应用FLUENT软件中提供的多重参考系模型(MRF),对具有扭曲叶片的中比转数离心泵内三维不可压缩湍流流动进行数值模拟,探讨泵流道内的压力及速度分布规律,揭示泵内的回流、高速、高压流动现象.结果表明:扭曲形叶片汽蚀性能较好,但靠近隔舌流道内的回流、叶片流道内的局部高速和高压流场会影响离心泵效率,对隔舌和叶轮叶片结构进行优化是提高中比转数离心泵效率的途径之一.