基于能量回收的煤粉混合器性能分析及结构设计

发布时间：2017-12-18 18:31

  本文关键词：基于能量回收的煤粉混合器性能分析及结构设计

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【摘要】：煤粉混合器是高压煤粉输送的重要设备，是高炉喷煤和煤粉锅炉生产工艺中的关键设备。煤粉混合器的结构形式决定了能否将煤粉与压缩空气均匀混合，以及混合后的煤粉浓度、输送能力、煤粉的用量等。现有的煤粉混合器均采用先将高压煤粉压能抵消，再将其与高压空气混合的方式进行煤粉混合，这不仅造成了煤粉压能的严重浪费，还需要利用外界的能量来辅助抵消煤粉压能，造成了能源的双消耗；同时还会造成煤粉混合不均。 针对工业生产中,煤粉喷吹过程中煤粉混合不均匀、高压煤粉压能浪费的问题，对传统煤粉混合器的工作原理及目前流体能量回收利用技术进行了综合分析，设计了一种基于能量回收的新型煤粉混合器。在提高煤粉混合均匀度的同时对高压煤粉的压能进行回收。本文主要研究内容及创新性成果有以下几点： （1）基于多叶道分流原理及叶轮机械能量转化特性研究，由能量守恒定律，完成了新型煤粉混合器的结构设计。设计了一种直通闭式叶片轮，在提高煤粉混合均匀度的同时，降低了煤比，节约了耗煤量；设计了一种对称直通式空心轴转子，将高压煤粉压能转化为转轮的机械能并由直通式空心轴转子带动发电机转子转动发电，实现煤粉压能的回收利用。 （2）根据流体机械设计方法对新型煤粉混合器进行初步计算，并在solidworks中对其进行三维建模，在ANSA中对内部流体进行网格划分，建立流体网格模型，在Fluent中对内部煤粉流动进行了全流场三维定常湍流数值模拟。 （3）对介质分别为液体和煤粉时的流动进行数值模拟，根据液体与粉体流动的异同，对结构进行优化。 （4）采用初步设计——数值模拟计算——修改设计的数字化迭代设计过程，分别对6叶片、8叶片煤粉混合器内部流动进行模拟对比，得出8叶片时性能更优，根据模拟结果的分析再对其叶片安装进出口角度进行优化设计，完成水力性能分析和效率分析，最后证明该新型煤粉混合器的可行性及经济性。 本文针对工业煤粉压能浪费的问题，设计了一种新型煤粉混合器，在对其进行结构设计的基础上，完成了内部流场数值模拟及结构优化，并对其进行了性能分析，结果显示该新型煤粉混合器能较好的完成煤粉与空气的混合，从而减少煤粉消耗量，也能将高压煤粉的压能转化为叶轮的旋转机械能，实现压能回收。这对工业生产向低成本、高功效迈进起到了很大的推动作用，同时也提出了一种利用粉体压能发电的新型余能回收技术，，对今后粉体机械的发展有着很大的参考价值。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF321;TK229.63

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本文编号：1305195