电厂旋风分离器计算机仿真与优化

利用计算流体力学ＣＦＸ４．２软件对经改造后的电厂细粉旋风分离器的气固两相流进行了三维数值模拟,其气相流场采用差分雷诺应力模型计算旋转流动,在拉格朗日坐标中计算粒子运动,为优化求解,采用多块结构适体网络,利用ＳＩＭＰＬＥ算法解离散方程,给出了经改造后的细粉旋风分离器内不同截面的速度分布和粒子轨道,证明了经改造后的旋风分离器比常规的旋风分离器分离效果要好。     

新型旋风分离器的阻力特性与节能效果研究

一、前言工业上广泛应用旋风分离器作为分离设备。旋风分离器发展至今,人们对其进行了大量的理论与实验研究工作。据前人对其流场和阻力特性的测定可知,压力损失主要起因于半径方向的离心力作用,而离心力主要由切向速度和旋转半径决定。旋风分离器内气流主要由向下的外旋流及向上的内旋流组成,内外旋流均造成旋涡流场损失。但外流能量对颗粒的捕集分离起决定性作用,是有效能量。而内旋流能量则纯属消耗性能量。     

排气管偏置式旋风分离器的工作特性研究

通过冷态模化试验,研究了排气管偏置方向和偏置距离对旋风分离器主要性能的影响。试验结果表明,适当的排气管偏置能使旋风分离器的分离效率有明显的提高,而分离器阻力总体下降。因此,采用合适的排气管偏置结构,是改善旋风分离器性能方便且有效的方法之一。     

超临界旋风分离器排气管结构优化数值模拟

为解决某电厂660 MW超临界循环流化床旋风分离器分级效率较低的问题,对旋风分离器排气管入口结构进行优化,将排气管入口改造成渐缩的锥体和渐扩的锥体。利用CFD软件,采用RSM湍流模型和DPM颗粒模型对传统与新型排气管结构的旋风分离器内部流场进行数值模拟,以旋风分离器的分级效率与阻力系数比值比较排气管入口结构的经济性。研究表明:与传统旋风分离器比较,正常运行时,渐缩结构的分级效率提高6.1%,但总压差增加108.83 Pa;渐扩结构的分级效率提高2.6%,总压差减小36.27 Pa;入口流速20 m/s时,渐缩结构旋风分离器最具经济性。     

方形旋风分离器内颗粒分布特性的实验研究

应用三维颗粒动态分析仪（3D-PDA）对方形旋风分离器内的两相流场进行测试，得到了颗粒密度和粒径的分布，在1/2进口高度的截面上，正对着分离器进口的右前角处颗粒的粒径明显大于其他地方的颗粒。在分离器中部的截面上，颗粒粒径分布差别不大，但是在分离器的左前解附近颗粒密度稍微高一些，而在右前角附近的颗粒密度较低，颗粒密度分布的差别和脉动速度的分布正好相反。     

端盖与旋流子对轴流旋风分离器的性能影响

为了研究轴流旋风分离器性能的结构影响因素,采用Fluent软件对装有不同内径端盖和不同种类旋流子的旋风分离器的流场进行了数值模拟,同时用Fluent中的DPM模型分析了不同尺寸及种类的旋风分离器对水颗粒的分离效果。结果表明：较小的端盖内径可以提高旋风分离器的分离效率,但是带来更大的阻力;旋流子叶片的螺旋角度是影响分离效率的主要因素,螺旋角度越大则分离效率越高,但是阻力也会随之增加;叶片数量不是影响阻力的主要因素。     

不同入口截面角旋风分离器的分离特性

对常规旋风分离器的进口结构进行了改进:使得旋风分离器的入口具有一定截面角。利用计算流体动力学(CFD)技术对具有不同入口截面角旋风分离器的气相流场进行了数值模拟,比较了不同入口截面角时旋风分离器内部流场结构,并对不同入口截面角旋风分离器的压力损失和分离效率进行了实验研究。结果表明:进口具有一定截面角使得旋风分离器内部流场朝有利于颗粒分离的方向变化,可以有效改善旋风分离器的分离性能。在相同的入口风速下,随着入口截面角的增加,旋风分离器总效率和分级效率增加,而压力损失却减小。综合压力损失和效率随入口截面角的变化趋势,可以看出,在所研究的入口截面角范围,45°应是最佳的选择。     

循环流化床锅炉旋风分离器入口烟道内气固流动特性的试验研究

在循环流化床(CFB)锅炉冷模试验台上,对高温旋风分离器入口烟道内的气固流动特性进行了试验研究.应用高速摄影机拍摄了示踪粒子在2种结构入口烟道中的运动轨迹并对其进行了分析,得到了不同结构的分离器入口烟道对固体颗粒的加速性能.结果表明:长烟道内颗粒的加速性能比短烟道内颗粒的加速性能好,但长烟道内压降比短烟道内的大.同时,对长、短烟道分别与分离器相连时分离器的分离效率和压降进行了对比,结果表明:在相同工况下,配长烟道分离器的分离效率高于配短烟道分离器的分离效率,但前者的分离器压降大于后者.     

排气管偏置对CFB锅炉旋风分离器性能的影响

通过冷态模化试验,研究了排气管偏置对CFB锅炉旋风分离器主要性能的影响。试验结果表明,排气管偏置对旋风分离器分离效率有明显的提高,而分离器阻力总体下降。因此,采用合适的排气管偏置结构,是改善旋风分离器性能的有效方法之一。     

入口下倾旋风分离器分离特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系中,采用混合网格,对入口下倾旋风分离器内的气固两相非稳态流动特性进行了数值模拟,其中,对气相部分采用了雷诺应力湍流模型,对颗粒使用离散相模型来模拟,颗粒分布采用Rosin-Rammler模型,并用随机轨道模型和涡生存时间模型来模拟颗粒的扩散效应,同时引入了Tabakoff壁面反弹恢复系数以获得更加精确的除尘效率.仿真结果表明,螺旋下倾入口结构能有效减轻旋流除尘器内气体自身的压缩现象,消除上灰环,起到良好的节能增效作用.     

径向导气旋风分离器阻力特性研究

蕊管的阻力损失占旋风分离器阻力损失很大部分。在蕊管圆周面上开设径向小孔,使气流径向导入蕊管避免了强制涡带来的无效损失,可使旋风分离器的阻力损失降低1/3多。本文研究了蕊管径向开孔时旋风分器离的阻力特性。     

旋风分离器自然旋风长的试验研究

采用激光多普勒测速系统(LDV)对φ300mm、升气管直径为De=100、135和180mm的旋风分离器内气相流场进行了测量,主要分析了旋风分离器的自然旋风长。测量结果表明,旋风分离器内的旋转流呈现明显的衰减特性。沿升气管出口轴向向下,切向速度和轴向速度逐渐减小,对于直径100mm升气管,最大切向速度由2.55Vi开始衰减,并且最大切向速度的径向位置由0.28R逐渐向壁面移动,内部的刚性涡逐渐扩大,外部的准自由涡逐渐缩小,最终在轴向5.2D处最大切向速度点接近筒体壁面,准自由涡消失,此位置以下形成完全的刚性涡;对于直径135和180mm升气管,最大切向速度的值和位置也具有相似的变化。在此基础上,提出了旋风分离器自然旋风长的定义,即从升气管下口到准自由涡消失位置的距离为旋风分离器的自然旋风长Lc,依据实验结果给出了计算式(5)的关系式。最后通过分析旋风分离器内旋转流的衰减特性和两涡之间的能量传递过程,进一步说明了旋风分离器自然旋风长的物理意义。     

Numerical study on particle motions in swirling flows in a cyclone separator

The purpose of this study is to establish the high-accurate prediction method of particle separation in a cyclone separator. Numerical simulation of the swirling flows in a cyclone separator is performed by using a large eddy simulation (LES) based on a Smagorinsky model. The validity of the simulation and the complicated flow characteristics are discussed by comparison with experimental results. Moreover, particle motions are treated by a Lagrangian method and are calculated with a one-way method. A performance for particle separation is predicted from the results of the particle tracing. As results of our investigation, the influences of the inserted height of the outlet pipe on the performance for particle separation of cyclone separator are shown.     

锅炉多管除尘器改进

介绍了高效多管除尘器在环保方面的意义和冬季采暖1－75t锅炉运行中所起的作用,论叙除尘器的改造情况,以及除尘效果比较。     

旋流竖井段水力特性数值模拟

采用标准κ-ε模型和VOF方法相结合,实现了水平旋流竖井段的水力特性的数值模拟．并计算了不同收缩比起旋器出口情况下竖井段的水力特性。模拟计算结果与试验结果对比表明,旋流竖井段的水力特性采用这种标准,κ-ε模型的模拟效果较好。     

循环流化床锅炉高温旋风分离器性能的模化

本文提出了循环流化床锅炉高温旋风分离器性能的实用模化方法。并针对具体对象的要求进行了模化试验,其结果为该循环流化床锅炉高温旋风分离器设计,提供了依据。     

下排气旋风分离器流场的测定及数值模拟

通过冷态模化试验对下排气分离器进行了空气动力特性的研究 ,分析得到切向速度分界点半径随气流下旋逐渐减小、导排管之间存在 1 80°涡及径向速度内汇外源等结果。采用 K-ε模型对其内部的三维流体流动进行了数值模拟 ,得到了与实验结果基本一致的湍流流场。图 4参 5