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(duì)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(jìn)行了理論和試驗(yàn)的研究,并對(duì)其在工程中應(yīng)用的可能性進(jìn)行了探討.首先對(duì)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(duì)比了目前幾種主要的旋風(fēng)分離器的性能特點(diǎn).通過對(duì)國(guó)內(nèi)外利用循環(huán)流化床技術(shù)改造舊鍋爐項(xiàng)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(chǎng)合.然后提出了方形臥式分離器的概念,并通過對(duì)一臺(tái)煤粉爐的改造項(xiàng)目模擬使用方形臥

2、式分離器和高溫旋風(fēng)分離器進(jìn)行比較,證明了方形臥式分離器在布置上的優(yōu)勢(shì).對(duì)方形臥式分離器的試驗(yàn)和理論研究包括三部分工作,一是應(yīng)用粒子成像測(cè)速儀(PIV)系統(tǒng)對(duì)一個(gè)方形臥式分離器模型進(jìn)行了流場(chǎng)測(cè)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(gè)不同截面的瞬時(shí)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(yàn)系統(tǒng)并對(duì)該分離器在不同工況下的分離效率和分離器壓降進(jìn)行了測(cè)量,并進(jìn)行了關(guān)于排氣管參數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

3、試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)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(yùn)行參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)分離器性能的影響進(jìn)行了研究,得到了部分最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù),并運(yùn)用邊界層分離理論建立了簡(jiǎn)單的分級(jí)效率計(jì)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(jì)方法;三是通過分析分離器內(nèi)的流場(chǎng)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(chǎng),使用離散相模型(DPM)來追蹤顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡,

4、得到了方形臥式分離器內(nèi)速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和湍流場(chǎng)的分布情況以及不同粒徑顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡,并與前面的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)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(jìn)一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化可能性.通過對(duì)一臺(tái)35t/h鏈條爐改造為循環(huán)流化床鍋爐的工程項(xiàng)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(jìn)行方案設(shè)計(jì),通過方案比較和經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)進(jìn)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(shì).最后通過分析改造取得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,