带入口加速段的方形分离器内气固两相流动数值模拟

分离器是循环流化床锅炉的核心部件之一，其性能对锅炉的物料平衡、传热等有着重要影响。除运行工况外，结构参数决定着分离器的性能。为了研究结构参数对方形分离器性能的影响，采用雷诺应力模型(RSM)计算了不同结构参数的方形分离器内气相流场。结果表明：方形分离器内除外涡旋与内涡旋等主流外，还存在许多局部的二次流，这些二次流是影响分离器的分离效率的主要因素之一；结构参数的变化对二次流的强度及位置产生影响，进而影响分离器的分离效率。在气相流场的基础上，采用随机轨道模型计算了方形分离器内的颗粒运动轨迹，发现颗粒从入口越低的区域进入分离器，越有利于分离。     

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。     

基于多结构因素的气-液旋流分离器结构优化设计

气-液旋流分离器内部流场复杂,结构尺寸等因素对其分离效率影响较大。针对排气管直径、插入深度、偏置角度、偏置距离以及增设底流口防返混锥5个结构因素进行正交试验设计,利用Fluent软件对16组有代表性的水平组合模型进行数值模拟,用极差法找出各因素优化水平组合以及各因素对分离效率和压降的主次影响顺序,最后通过综合平衡法找到最优组合,并分析了优选结构下液滴粒径和入口速度对分离效率的影响。     

湿法烟气脱硫喷淋塔内流场的优化

通过安装流场优化构件,对湿法烟气脱硫喷淋塔内的流场进行优化,并通过试验研究及计算流体力学模拟的方法考察流场优化构件及其几何结构对塔内流场和SO2吸收的影响。流场模拟基于Reynolds时均Navier-Stokes方程,标准k-e双方程模型和颗粒轨道模型,方程的离散格式选用二阶迎风差分格式,采用Simple算法进行压力-速度耦合。SO2吸收的模拟则是根据双膜理论编写用户自定义程序,作为相间作用的源项加载到Fluent软件中来实现的。结果表明,流场优化构件能够防止烟气沿塔壁逃逸,整流气相流场,强化气液两相在吸收区的混合,有利于SO2的吸收。此外,通流截面一定时,塔内压降和脱硫效率随构件与水平面夹角的增大而增大;构件与水平面夹角一定时,塔内压降和脱硫效率随通流截面的增大而减小。     

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。     

方形旋风分离器内部两相流场的PDA实验研究

应用三维颗粒动态分析仪(3D-PDA)对方形下排气分离器内的气固两相流场进行了测试,得到了几种工况条件下的流场矢量分布。研究发现分离器方腔内的流场偏离其几何中心,并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由涡区的特点,且在边角处存在局部小旋涡。不等温流场比等温流场要均匀一些,但旋流强度减弱,分离效率降低。研究结果对于分析分离器的分离机理和结构优化有一定的指导意义。     

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。     

方形旋风分器内部两相流场的PDA实验研究

应用三维颗料动态分析仪（3D－PDA）对方形下排气分离器内的气固两相流场进行了测试,得到了几种工况条件下的流场矢量分布。研究发现分离器方腔内的流场偏离其几何中心,并呈中间为强旋流动和边壁附近为弱旋的准自由涡区的特点,且在边角处在局部小旋涡。不等温流场比等温流场要均匀一些,但旋流强度减弱,分离效率降低。研究结果对于分析分离器的分离机理和结构优化有一定的指导意义。     

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。     

不同抽气率下细粉分离器流场数值模拟

细粉分离器是中间储仓式电站锅炉制粉系统中的重要设备。传统细粉分离器效率低下,造成排粉风机磨损、汽温波动等问题。有关试验表明,在分离器底部抽取一定量的气体是提高其分离效率的有效途径。采用RNG k-ε模型,对下抽气细粉分离器进行了数值模拟,研究其内部气流流动特性,并与传统细粉分离器比较,分析抽气对分离器流场和分离效率的影响,模拟结果与试验结果吻合良好。     

旋风分离器中心筒筒体裂隙对分离效率的影响研究

分析了某50 MW循环流化床锅炉旋风分离器中心筒筒体裂隙产生的原因。数值模拟研究和飞灰取样结果显示裂隙破坏了分离器内的速度场和压力场,降低了分离器的分离效率。最终提出了提高分离效率的分离器改造方案。     

旋转煤粉分离器动叶结构数值优化研究

为解决旋转煤粉分离器综合分离效率低、出口粉煤细度无法满足无烟煤的燃烧要求等问题,提出了改造分离器动叶结构的方案,在直叶片基础上改造成弯扭叶片,并对旋转分离器进行数值建模,研究内部流场。通过对分离器多结构参数改造前后的数值模拟结果的对比分析,确定了新型叶片的最佳结构参数,结果表明:最佳结构参数下的新型分离器综合分离效率提升了24.25%,出口煤粉细度降低了41.4%,性能提升显著,说明该新型旋转煤粉分离器具有明显的高效性。     

锅炉汽水分离器的数值模拟仿真研究

为探讨某热电厂循环流化床锅炉汽包内旋风汽水分离器结构对其分离效率的影响,通过应用Ansys-Fluent模拟软件分析其内部流体流速、压力状况及汽水分离状况,提出并确定新型汽水分离器的改造方案,对比分析两种结构的旋风汽水分离器的压降及分离效率。模拟结果表明:改造后的旋风汽水分离器较改造前压降有所降低、分离效率有所增强。     

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。     

循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟

为研究旋风分离器内部气固两相流动的特征,应用FLUENT5.4.8软件对某厂50 MW级别的旋风分离器内部气固两相流动进行了数值模拟.在此基础上,又分别对中心筒长度减半、变梯形入口为弧形引导入口、增加筒径的3种改进模型重新进行计算,并得出有用的结论.这些数值模拟的结果对新型旋风分离器的设计、运行和改造等均具有指导意义.图32表2参3     

基于正交实验法提高省煤器灰斗飞灰捕集性能的优化设计

为研究在省煤器灰斗内加装撞击分离器和隔舱对90μm飞灰的捕集性能,采用正交试验法和数值模拟相结合的方法,研究不同的参数组合的飞灰捕集效能。实验结果表明:方案7能够有效提升省煤器灰斗的飞灰捕集效率,对原灰的捕集效率约能提高2.29倍,对90μm的飞灰颗粒捕集效率约能提高2.45倍;采用正交实验法和数值模拟的分析结果,最优的隔舱和撞击分离器的结构参数组合为A1B3C1D2;角度α是对飞灰捕集效率影响显著的因素,长度L也起到了重要作用,这说明了撞击分离器是提高飞灰捕集效率的关键部件,能够决定气流在灰斗中的流向及流程。     

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。     

高温空气多级点火燃烧器热态数值模拟

采用数值模拟的方法,对高温空气多级点火燃烧器进行数值试验研究。模拟结果大致反映了该燃烧器内煤粉气流的分级着火过程。同时针对原结构燃烧器一级筒内存在的煤粉颗粒轨迹贴近底部壁面的问题,提出优化结构,并运用数值模拟方法确定优化方案。     

旋风分离器性能优化技术的研究进展

旋风分离器是一种结构简单,制造及维护成本低廉的气固分离装置。对旋风分离器进行性能优化主要以提升其分离效率和降低其运行压降为目标,从而在确保循环灰流率,减少尾部受热面磨蚀的同时,降低系统运行能耗,保障系统运行的可靠性和经济性。基于国内外学者对分离器性能的研究成果,对分离器性能的影响因素和优化方法进行了总结分析,从而为提升旋风分离器设计水平,改良运行现状不佳的旋风分离器提供了指导依据。     

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。