并联双分离器气固流动特性研究

发布时间：2020-07-08 01:26

【摘要】：循环流化床锅炉常采用多个并联分离器来实现气固分离,然而运行中多存在气固两相流动分布不均的现象。气固流动分布的均匀性对循环流化床锅炉的稳定运行具有重要作用。影响气固流动均匀分布的原因众多,总体上可以分为两大类,分离器前后的炉膛结构布置与分离器本身的阻力特性。就锅炉结构布置而言,炉膛出口的气固均匀分布并不能保证分离器间的气固分配均匀分布,其中,分离器的非单调阻力特性对此有着重要影响。本论文以某循环流化床锅炉机组的旋风分离器为研究对象,利用半经验压降计算关联式和数值模拟方法研究运行参数和分离器结构参数对气固均匀分布稳定性的影响。通过利用压降计算关联式获得该几何参数下的分离器阻力特性曲线,以此得出分离器各工况下不同气固分配比对应的压降,用于分析运行参数(总入口气体速度和总入口颗粒浓度)和结构参数(芯筒直径和入口宽度)对气固分配不同时压降的影响。利用FLUENT建立数学模型,经过数值计算获得不同工况下的分离器压降和其相应的气固分配比,结合压力和速度分布来探究气固分布机理,同时与压降关联式的结果进行了比较。本论文依次研究了入口颗粒浓度、入口气体速度、芯筒直径和入口宽度对气固两相流经过并联双分离器的流动特性的影响。研究结果表明,数值模拟探究总入口颗粒浓度、总入口气体速度、芯筒直径以及入口宽度对气固均布稳定性的影响结果和基于压降关联式预测的结果是一致的,说明基于Chen-Shi压降关联式获得不同气固分布下的压降趋势是合理的。总入口气体速度会影响均匀分布解的稳定性和拐点浓度的大小。速度越大,拐点浓度越大,压降最小的解析解的稳定性越高。但芯筒直径较大时,速度变化对拐点浓度的影响很小。总入口颗粒浓度会影响气固均匀分布解的稳定性。总入口颗粒浓度越小,越有利于气固流动的均匀分布。存在某一颗粒浓度时,非均匀分布的压降与均匀分布的压降很接近,固相份额受干扰易波动。分离器阻力特性曲线相应的拐点浓度是影响均匀分布的重要指标。拐点浓度可以衡量芯筒内动能耗散损失和入口扩大损失与壁面摩擦损失之和强弱的关键。拐点浓度越大,越有利于均匀分布解的稳定性。分离器的结构参数会影响气固流动的均匀性和稳定性。减小芯筒直径和增大入口宽度,有利于气固流均匀经过双分离器。减小芯筒直径,直接增大了芯筒内的动能耗散损失;增大入口宽度,主要减小了入口扩大损失和壁面摩擦损失。二者均增大了旋转动能耗散损失在总压降中的比例,有利于增大拐点浓度,改善并联双分离器的气固均匀性。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK229.66

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