基于CFD-DPM的旋风分离器结构设计优化

采用计算流体力学离散颗粒模型(CFD-DPM),结合响应曲面法,通过系列正交实验,对旋风分离器结构进行优化设计;考察旋风分离器的7个结构参数以及参数间的交互作用对其性能的影响。结果表明:对压降和分离效率影响最显著的结构参数为排气管直径,然后分别是入口高度、入口宽度、旋风分离器长度、排气管插入深度;入口尺寸与排气管直径对压降的影响存在很强的交互作用;旋风分离器长度与排气管插入深度、入口宽度与排气管直径、入口宽度与旋风分离器长度及排气管直径与旋风分离器长度对分离效率的影响存在较强的交互作用,其余因素影响不显著;通过对各结构参数的响应面进行优化,获得该旋风分离器在最小压降和最大分离效率时对应的几何结构参数。     

操作参数对双蜗壳式旋流分离器气液分离性能的影响

为了研究操作参数对双蜗壳式旋风分离器分离性能的影响,本文采用试验方法测量了液滴粒径、液滴浓度不同时旋风管的分离效率。结果表明：旋风管对小粒径液滴的分离效率较低,当入口液滴的中位粒径从19．02μm升高到37．28μm,旋风管的分离效率升高了接近20％。喷雾液滴的浓度升高时,旋风管的分离效率也随之升高,但影响程度较粒度较小。     

旋风分离器内颗粒藏量的实验测量

根据旋风分离器的气固分离特点,定义用于描述旋风分离器气固分离过程的颗粒藏量参数为操作中旋风分离器有效分离空间内全部颗粒的质量,选用流化催化裂化平衡催化剂粉料,通过实验测量旋风分离器内颗粒藏量与入口速度和入口浓度的关系。结果表明:颗粒藏量随着入口浓度和入口速度的增大而增大;旋风分离器的颗粒藏量主要来源于旋风分离器环形空间顶灰环,其余部分是旋风分离器的器壁表面颗粒层。     

页岩灰与催化裂化催化剂细粉旋风分离性能的对比试验研究

试验测定和对比页岩灰和流化催化裂化三旋灰(FCC三旋灰)的旋风分离器性能,考察入口气速、入口浓度对分离效率和分离器压降的影响.结果表明,在相同操作条件下,同一台旋风分离器上,粒度小于75 μm的页岩灰与FCC三旋灰的分离效率和分离器压降曲线差别显著;页岩灰的分离效率与分离器压降都明显低于FCC三旋灰,且入口浓度增大,页岩灰分离器压降的下降幅度高于FCC三旋灰;页岩灰分离效率最高的入口气流速度也低于FCC三旋灰.颗粒特性对旋风分离器的分离性能有明显影响,页岩灰和三旋灰的颗粒特性与形状差别是导致其旋风分离特性不同的一个基本原因;油页岩旋风分离器的设计应当考虑油页岩颗粒特性的影响.     

新型旋风分离器的试验研究与流场分析

文章针对高温高压的条件对传统旋风分离器入口结构进行改进,提出了圆柱形径向插入、端面加导流板结构的新型旋风分离器结构。由冷态模型下对超细滑石粉和FCC催化剂颗粒的分离效率-压降对比试验结果表明,新型旋风分离器入口结构强度性能优良,虽然对超细粉料分离性能略有不足,但对大颗粒粉料的分离性能接近传统直切入口旋风分离器,可以满足要求。并且数值流场模拟结果表明,分离器压降与实验结果相一致。     

结构参数对小型旋风分离器分离性能的影响

采用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM),计算不同结构尺寸下小型旋风分离器对微米级颗粒的分离性能。计算结果表明,小型旋风分离器排气管直径、排尘锥锥顶直径对除尘效率和压力降的影响显著,分离效率为50%时的临界粒径约为0.9μm。结果显示,此类小旋风分离器有望用于减少雾霾。     

高效、低阻分离器入口结构改进及测试分析

为了改进旋风分离器的分级除尘效率和压力损失等性能指标,通过对SLK型高效低阻分离器的分级过程和不同入口形式的旋风分离的颗粒切向速度和沉降速度的分析计算,重点研究SLK型分离器入口形式对旋风分离器内气流速度的影响及其对分级除尘效率和压力损失的影响,通过试制SLK样机并利用粉煤灰进行测试分析,定性验证SLK型分离器高效低阻的性能特点。结果表明:该分离器能获得较高的分离效率,并且压力损失比同型号分离器减小100～400Pa。     

催化裂化装置旋风分离器工艺故障的原因分析

为研究催化裂化装置工艺参数的异常变化导致的旋风分离器故障或失效,以及由此导致的催化剂的大量跑损问题,对影响旋风分离器分离操作的工艺参数和催化剂跑损进行总结;分析入口速度、入口浓度、系统压力急速波动、料腿结焦堵塞、料腿出口排料不畅、催化剂物性影响工艺故障的参数。通过校核旋风分离器的参数可以有效地判断旋风分离器的故障原因和位置。     

气化残炭细粉的流化和分离特性

以气化残炭细粉为原料,利用搭建的冷态实验装置对气化残炭细粉在提升管中的流化特性和在旋风分离器中的分离特性进行研究。结果表明:提升管表观风速大于0.5 m/s时,气化残炭细粉开始被大量夹带,提升管表观风速大于0.9 m/s时,气化残炭细粉能全部从提升管中输运;旋风分离器的压降随着入口颗粒浓度的增大先减小后趋于定值;实验测量和模型计算得到的旋风分离器分离效率吻合较好,并且旋风分离器的分离效率均大于97.5%,分离效率较大与气化残炭细粉的颗粒团聚和颗粒沉降有关。     

多效旋风分离器压降的实验研究

为了有效提高新型多效旋风分离器对粒径为0.1~3μm颗粒的分离效率,获取该设备的阻力性能,采用实验方法研究该新型多效旋风分离器压降与进口气速的关系,并与Lapple型旋风分离器进行比较。结果表明:进口风速为5~30m/s时,主体直径为0.25m的多效旋风分离器总阻力系数为7.29,其中,一级和二级预分离螺旋管的阻力系数分别为1.04和1.73;主体的阻力系数为4.52。直径为0.25m的Lapple型旋风分离器的阻力系数为7.21。     

入口带有加速段方型分离器结构优化的试验研究

分离器是循环流化床锅炉的关键部件,入口带有加速段的方型分离器结构紧凑,性能良好,适用于循环流化床。通过一系列的试验,对其结构进行了优化,结构参数存在最佳值,整体结构应做优化设计。优化设计条件下,该型分离器切割粒径ｄ５０ ＝ ～２５μｍ ,临界粒径ｄ９０ ＝ ～１１０μｍ ;流动阻力Δｐｆ＝１０００Ｐａ。当筒体采用八角形型式时,分离器性能将会有一定提高。     

Evaluation of direct quadrature method of moment for the internally circulating fluidized bed simulation with ultrafine particles

In the framework of the Euler-Euler gas–solid two-fluid model, the particle population balance equation is solved by the direct quadrature method of moment. The dynamic process of ultrafine particle movement and aggregation in an internally circulating fluidized bed is simulated. The distribution of the concentration and velocity of the agglomerates in the flow process is given, and the changes of the moments in the bed are shown. The effects of different breakage coefficients and inlet gas rates on the concentration distribution of agglomerates are compared. The results show that the particle size decreases with the increase of breakage coefficient, and the time required to reach steady fluidization state increases; the higher the inlet velocity, the better the effect of circulating particles in the bed. When there is a certain gas velocity difference between the two sides, the effect of circulating particles in the bed is better.     

入口带有加速段方形分离器性能研究

分离器的分级分离效率是循环流化床锅炉性能的主要影响因素之一。在冷态试验的基础上开发了带有加速段的方形分离器，并在热态实验台和工业规模设备上进行了热态测试。测试结果表明：分离器从小尺寸冷态放大到工业规模热态运行分级分离效率变化不大，与相同当量直径的常规圆形旋风筒的分级分离效率相近，设计工况下dc50为42μm，dc99为160μm；阻力约为500Pa。测试结果为其进一步放大提供了可靠的依据。     

循环流化床锅炉内颗粒速度分布的实验研究

为了研究操作参数对循环流化床锅炉内颗粒速度分布的影响,在冷态模型装置上使用PV6A型颗粒速度光纤测量仪、毕托管对循环流化床锅炉炉膛内的颗粒速度进行了测量与分析。结果表明:在流化风速为2.57 m/s、循环质量流率为0.58 kg/(m2.s)、一次风量为2 300 m3/h、二次风量为1 500 m3/h时,循环流化床锅炉炉膛内颗粒浓度分布、压降、流化状态、质量循环都达到一个较稳定的水平,呈现典型的环核分布特征。     

燃煤流化床床料的密度、错位密度和颗粒形貌研究

在两种燃煤颗粒和一种循环流化床锅炉冷渣颗粒形貌测量的基础上,提出了颗粒错位密度的概念,建立了颗粒外接六面体体积充满度与错位密度之间的关系。测量结果显示,采用错位密度处理颗粒形貌数据时,原本分散的测量数据表现出明显的线性化效果。对于实验中的两种煤,将颗粒密度当作常数处理对错位密度几乎没有影响。而对于循环流化床锅炉的冷渣,将颗粒密度当作常数,造成较大偏差。     

循环流化床锅炉物料循环系统维护

循环流化床锅炉物料循环系统是锅炉本体的一个重要组成部分,其作用是将烟气携带的大量物料分离下来并返回炉内形成循环床燃烧。该系统常出现结焦、堵灰、分离效率下降及回料阀烟气反串等问题。本文明确指出了产生问题部位,详细分析了产生问题的原因,并提出具体应对措施。     

方型分离器下部锥体锥角角度的试验研究

方型分离器的良好性能和结构紧凑的特点使其特别适合循环流化床大型化的需要。在筒体定型尺寸为７００ｍ ｍ ×７００ｍ ｍ 的冷态试验台上对入口带有加速段的方型分离器下部锥体锥角角度改变时分离器性能的变化规律进行试验研究，结果表明：下部收缩角度对其分离性能有重要影响，较大的锥角角度可在一定范围内降低切割直径，而对ｄ９９ 和分离器阻力的影响很小。     

基于GSA-SVM的循环流化床锅炉NOx排放特性模型

为了准确地预测循环流化床锅炉NOx排放量,以某热电厂循环流化床锅炉燃烧数据为样本,提出了基于支持向量机（SVM）的循环流化床锅炉NOx排放特性GSA-SVM模型。由于SVM精度及泛化能力依赖于参数选择,故将万有引力搜索算法（GSA）运用到模型参数寻优过程中,利用不同工况下的样本数据检验了模型的预测性能,并将该模型分别与BP神经网络、粒子群(PSO)和遗传算法(GA)优化的SVM模型进行比较,仿真实验证明GSA-SVM模型具有很好的辨识能力及良好的泛化能力。     

超临界循环流化床机组全负荷段深度调峰方法研究

随着新能源发电装机容量不断扩大,火力发电市场受到严重挤压,为了满足电网深度调峰的需求,火电厂需要承担起深度调峰的重任,循环流化床机组可以采用停炉不停机的方式参与深度调峰。以山西某电厂超临界350 MW循环流化床机组为研究对象,分析了超临界循环流化床机组2种典型汽水系统全负荷段深度调峰方法,对其中的操作要点进行了详细的阐述,并就操作过程中需要特别关注的问题进行了分析,也提出了相应的防控措施。分析表明:超临界循环流化床机组可以采用2种典型汽水系统实现全负荷段深度调峰;加装炉水循环泵系统投资大、操作复杂,增设贮水箱到除氧器管路投资小、操作简单,但是加装炉水循环泵系统参与全负荷段调峰时,各系统稳定性较好。     

Experimental study on gas-solid flow characteristics in an internally circulating fluidized bed cold test apparatus

A self-designed internally circulating fluidized bed cold test apparatus was built to investigate the gas-solid flow characteristics in a new kind of internally circulating fluidized bed furnace. The test material was circulating ash from a power plant CFB boiler. Optical fiber probes and differential pressure transmitters were employed for the measurements. The particle internal circulation rate and the solids holdup in the upper space of the furnace were studied by changing the fluidization air velocity in the main chamber, the height of partition wall and the initial static bed height. The results showed that with the increase of fluidization air velocity in the main chamber, the particle internal circulation rate increased at first then decreased. Meanwhile, the particle internal circulation rate decreased with the increase of the partition wall height and increased with the increase of initial static bed height in the main chamber. The solids holdup in the upper space of the internally CFB cold test apparatus was 1–4% of that in the normal CFB cold test apparatus. The proportion of particle external circulation rate was relatively low in the circulating system.