方形臥式分離器的研究及其在循環(huán)流化床鍋爐中的應(yīng)用.pdf

1、本文主要對一種應(yīng)用于鍋爐改造的新型氣固旋風(fēng)分離器——方形臥式分離器進行了理論和試驗的研究,并對其在工程中應(yīng)用的可能性進行了探討.首先對旋風(fēng)分離器的主要類型、性能參數(shù)和影響因素做了系統(tǒng)的回顧和總結(jié),并對比了目前幾種主要的旋風(fēng)分離器的性能特點.通過對國內(nèi)外利用循環(huán)流化床技術(shù)改造舊鍋爐項目的分析,根據(jù)分離器的不同總結(jié)了用于鍋爐改造的四種基本爐型并分析了其主要的適用場合.然后提出了方形臥式分離器的概念,并通過對一臺煤粉爐的改造項目模擬使用方形臥

2、式分離器和高溫旋風(fēng)分離器進行比較,證明了方形臥式分離器在布置上的優(yōu)勢.對方形臥式分離器的試驗和理論研究包括三部分工作,一是應(yīng)用粒子成像測速儀(PIV)系統(tǒng)對一個方形臥式分離器模型進行了流場測試,獲得了該分離器工作的可視化圖像,并采用灰度互相關(guān)法處理拍攝的圖像得到了分離器內(nèi)三個不同截面的瞬時和平均二維速度分布圖;二是建立了方形臥式分離器的性能試驗系統(tǒng)并對該分離器在不同工況下的分離效率和分離器壓降進行了測量,并進行了關(guān)于排氣管參數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3、試驗,試驗結(jié)果表明對于粒徑在100 μm以上的顆粒,該分離器的分離效率在90%以上,壓降低于1000 Pa.就各種運行參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對分離器性能的影響進行了研究,得到了部分最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù),并運用邊界層分離理論建立了簡單的分級效率計算數(shù)學(xué)模型,最后在前面研究的基礎(chǔ)上給出了方形臥式分離器的基本設(shè)計方法;三是通過分析分離器內(nèi)的流場特征和顆粒受力分析提出使用雷諾應(yīng)力模型(RSM)來模擬分離器內(nèi)氣相流場,使用離散相模型(DPM)來追蹤顆粒運動軌跡,

4、得到了方形臥式分離器內(nèi)速度場、壓力場和湍流場的分布情況以及不同粒徑顆粒的運動軌跡,并與前面的試驗結(jié)果進行了對比分析,在此基礎(chǔ)上模擬了方形臥式分離器在熱態(tài)工況下的性能表現(xiàn)并探討了進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可能性.通過對一臺35t/h鏈條爐改造為循環(huán)流化床鍋爐的工程項目分別應(yīng)用方形臥式分離器和圓形上排氣旋風(fēng)分離器進行方案設(shè)計,通過方案比較和經(jīng)濟性評價進一步論證了方形臥式分離器在低循環(huán)倍率鍋爐改造中應(yīng)用的優(yōu)勢.最后通過分析改造取得的經(jīng)濟效益和社會效益,