声波团聚联合湍流聚并脱除细颗粒物的研究

发布时间：2020-03-25 15:26

【摘要】：近年来,在节能环保政策的大背景下,超低排放市场形成了百舸争流的局面,对燃烧源颗粒物的控制和脱除已成为能源与环境领域关注的热点问题。声波除尘设备以其安装周期短,投资成本和运行费用远低于湿式电除尘技术等优势,在各类颗粒物预处理技术中脱颖而出。然而单纯的声波团聚技术还存在实际电厂应用效率较低等问题,所以应运而生产生多种联合团聚的技术。本文针对声波团聚与湍流聚并的联合团聚作用,进行了两部分的研究工作:第一部分,通过数值模拟手段,针对目前主流应用的湍流聚并器的结构,对设计的钝体和涡片进行优化选形,通过数值模拟分析得到对于加入不同形状钝体,团聚室内的流场和声场特性分布变化情况,最终选取扰流圆柱来产生大尺度湍流;选取闪电型涡片产生小尺度湍流。针对湍流聚并器中扰流柱的选取以及排列布置等问题,通过模拟仿真,分析扰流柱及涡片之间的间距与压降的关系、颗粒在湍流场中的速度变化等问题。第二部分,联合声波团聚与湍流聚并进行正交实验,同时分析声波频率、声压级、颗粒物浓度和颗粒停留时间四项因素对联合团聚的影响因子的大小,并确定最优化实验参数。本文对声波团聚联合湍流聚并脱除细颗粒物进行了系统研究,通过数值模拟了团聚室内声场、流场的分布,并通过实验探索了各影响因素对联合团聚的作用。声波团聚联合湍流聚并技术在细颗粒物控制排放的工程应用中具有非常可观的未来。
【图文】：

模拟结果与分析逡逑．１钝体形状对团聚器内流场特性分布的影响逡逑聚并器内流场特性的变化能反映湍流聚并的效果，扰流产生的速度梯度越逡逑涡流越强，越有利于湍流聚并。本节中给出了团聚室内流场的分布情况。逡逑流场采用ｋ－ｓ湍流模型。入口烟气以８．６ｍ／ｓ匀速通过直径４２ｍｍ的管道稳逡逑入团聚室，通过上下两排扰流钝体后从尾部烟道流出。本节探究了在团聚逡逑加入圆柱型涡片、三角型涡片以及闪电型涡片后，团聚室内烟气流场特性逡逑情况，主要关注添加纯体后，流场内烟气速度的变化和扰流作用形成涡线逡逑化情况。逡逑Ｆ图２－３给出了添加三种不同形状钝体后，当烟气从入口管道进入团聚室逡逑散，，经过绕流钝体边缘时有明显的速度梯度产生，通过纯体后速度场又恢逡逑入口主流速度。从上文的叙述中，细颗粒群的湍流聚并主要发生在相邻的逡逑钝体之间，由于扰流作用颗粒群产生较大的速度梯度从而能有发生碰撞团逡逑

逦（ｂ）逦（ｃ）逡逑图２－３加入三种不同形状钝体后，团聚器内部烟气速度云图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｃｌｏｕｄ邋ｖｅｌｏｃｉｔｙ邋ｍａｐ邋ｉｎｓｉｄｅ邋ｔｈｅ邋ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｏｒ邋ａｆｔｅｒ邋ａｄｄｉｎｇ邋ｔｈｒｅｅ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｓｈａｐｅｓ邋ｏｆ逡逑ｂｌｕｆｆ邋ｂｏｄｙ逡逑当烟气通过斜管进入团聚室内扩散，会因为扰流钝体的存在产生涡流。下逡逑图２－４给出的是无圆柱体绕流的团聚室内流场的涡线分布如图所示，并以此作逡逑为参照基准。逡逑等歐：＇；８￡＊小（ｌ／ｓ）逦°逡逑１８００邋■－？？—－—Ｍ．ｊｉ．．．邋邋邋．．．．．．．逦＂＇邋ｔ邋１＇邋１邋１邋－逡逑１６００邋－逦少逦．逡逑Ｉ：逦Ｖ邋．W＝逡逑１２００邋？逦■邋３邋１１７．４４逡逑１０００邋？逦１逦－邋ｎ邋１０１．２８逡逑８００邋－逦１逦８５．１１逡逑６００邋？逦－逦：邋３邋６８邋９５逡逑…逦Ｈ逦５２．７８逡逑４００邋？逦？邋｜邋３６．６２逡逑２００邋＊逦Ｎ逦２０．４６逡逑０邋＊ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋上邋．丨逦１逦邋）邋．．邋￣邋Ｓ邋４．２９逡逑－１５００逦－１０００逦－５００逦０逦５００逦１０００逦１５００逡逑图２－４不添加钝体时团聚室内流涡线的分布情况逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｆｌｏｗ邋ｖｏｒｔｅｘ邋ｉｎ邋ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ邋ｃｈａｍｂｅｒ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋ａｄｄｉｎｇ邋ｂｌｕｆｆ邋ｂｏｄｙ逡逑当在团聚室内加入扰流圆柱后，通过下图２－５中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）比较，可逡逑以明显观察到，烟气经过绕流钝体会产生较大强度的涡流，其中扰流圆柱产生逡逑的涡流效应最为显著
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X701

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本文编号：2600081