当前位置:主页 > 科技论文 > 化学工程论文 >

立管窜气对旋风分离器分离效率的影响

发布时间:2018-12-12 06:00
【摘要】:旋风分离器是循环流化床锅炉的重要组成部件,其作用是利用高速旋流对炉膛出口的高温灰颗粒进行筛分,保证煤颗粒的充分燃烧和炉膛内颗粒粒度稳定。筛选后的颗粒通过旋风分离器底部的立管进入返料装置,同时在立管内形成料封。如果返料装置内的风量设置不当或者料封不稳定,气体可能通过立管进入分离器,该现象即立管窜气。立管窜气将影响旋风分离器的性能,特别是分离效率,而目前相关研究还比较少,因此研究窜气量对旋风分离器分离效率的影响具有重要意义。本研究分为实验和数值模拟两部分。实验部分为小型旋风分离器的冷态实验,获得不同入口风速、不同入口颗粒浓度和不同窜气速度条件下的分离效率、分级分离效率、压降等数据;数值模拟部分利用CFD软件Barracuda实现LES及MP-PIC方法的气固数值模拟,重点分析窜气对分离器内气相流场、压力场、颗粒分布的影响。实验结果显示:旋风分离器压降受入口风速的影响较大,随入口风速的增高而增高,受窜气速度的影响很小,随窜气速度的增高变化规律不明显;旋风分离器的分离效率在窜气速度低时下降较小,较高速窜气时下降很大;高入口风速工况下分离效率的下降幅度要小于低入口风速的情形,特别是在低速窜气时,前者几乎没有下降,后者可观察到较明显的下降;入口颗粒浓度较高工况的分离效率一般也较高,但对于入口风速较低的情况,这一规律不适用;细颗粒相对于粗颗粒更容易受到窜气的影响,对应的分级分离效率下降更明显。数值模拟结果显示:通过数值模拟所得压降、分离效率和分级分离效率均能与实验值较好吻合,具有较高的可信度;窜气将削弱旋风分离器内的旋转流动,使得向下旋流提前转化为向上旋流并扩大向上流动的区域,促使分离器锥段处形成相对高压区;窜气会携带颗粒向上,使分离器内远壁区域颗粒分布增多,还会增强分离器内颗粒的循环流动,使分离器内的总颗粒保有量增高,对旋风分离器的分离作用造成不利影响。
[Abstract]:Cyclone separator is an important component of circulating fluidized bed boiler. Its function is to sift the high-temperature ash particles at the outlet of the furnace by high-speed swirl flow to ensure the full combustion of coal particles and the stability of particle size in the furnace. The selected particles enter the return device through the riser at the bottom of the cyclone separator and form a material seal in the riser. If the air volume in the return device is not set properly or the material seal is unstable, the gas may enter the separator through the riser, which is the phenomenon of riser gas channeling. Riser gas channeling will affect the performance of cyclone separator, especially the separation efficiency, but there are few related studies at present, so it is of great significance to study the effect of gas channeling on the separation efficiency of cyclone separator. This research is divided into two parts: experiment and numerical simulation. The experiment part is the cold state experiment of the small cyclone separator. The data of separation efficiency, step separation efficiency and pressure drop are obtained under different inlet wind speed, different inlet particle concentration and different gas channeling velocity. In the part of numerical simulation, the gas-solid numerical simulation of LES and MP-PIC method is realized by CFD software Barracuda, and the influence of gas channeling on gas phase flow field, pressure field and particle distribution in the separator is analyzed. The experimental results show that the pressure drop of the cyclone separator is greatly affected by the inlet wind speed, increases with the increase of the inlet wind speed, and is little affected by the gas channeling velocity, but does not change obviously with the increase of the gas channeling velocity. The separation efficiency of cyclone separator decreases slightly when the gas channeling velocity is low, and is much lower than that with high speed gas channeling. Under the condition of high inlet wind speed, the decrease of separation efficiency is smaller than that of low inlet wind speed, especially in the case of low velocity gas channeling, the former has almost no decrease, and the latter can be observed a more obvious decrease. The separation efficiency of high inlet particle concentration is generally higher, but this rule is not applicable to the case of lower inlet wind speed, and fine particles are more easily affected by gas channeling than coarse particles, and the corresponding separation efficiency decreases more obviously. The results of numerical simulation show that the pressure drop, separation efficiency and step separation efficiency obtained by numerical simulation are in good agreement with the experimental values and have high reliability. The gas channeling will weaken the rotating flow in the cyclone separator, make the downward swirl flow transform into upward swirl flow ahead of time and expand the area of upward flow, and promote the formation of relative high pressure area at the cone section of the separator. Gas channeling will bring the particles upward, increase the particle distribution in the far wall of the separator, enhance the circulating flow of the particles in the separator, increase the total particle holding in the separator, and adversely affect the separation of the cyclone separator.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ051.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏耀东,刘仁桓,燕辉,时铭显;蜗壳式旋风分离器的磨损实验和分析[J];化工机械;2001年02期

2 程丽华,梁朝林;改进型旋风分离器的新应用[J];石油化工高等学校学报;2001年03期

3 张长森;“导流口可调式双出风口旋风分离器”产品通过鉴定[J];水泥工程;2002年01期

4 梁朝林;旋风分离器结构改进的研究[J];炼油设计;2002年09期

5 蔡安江;旋风分离器设计计算的研究[J];化工矿物与加工;2003年08期

6 张百麟;旋风分离器的设计技巧[J];石化技术;2003年02期

7 李文东,王连泽;旋风分离器内流场的数值模拟及方法分析[J];环境工程;2004年02期

8 刘建平,陈旭;高效旋风分离器的设计[J];化工设计通讯;2004年04期

9 魏耀东,时铭显;流化床旋风分离器系统优化设计与应用中的几个问题[J];炼油技术与工程;2004年11期

10 魏新利,张海红,王定标;旋风分离器流场的数值计算方法研究[J];郑州大学学报(工学版);2005年01期

相关会议论文 前10条

1 谢秀英;张仲欣;殷勇;白崇仁;;旋风分离器的分离原理及设计方法[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第四届学术年会论文集[C];1995年

2 崔洁;陈雪莉;李昌剑;龚欣;王辅臣;;径向入口旋风分离器内颗粒持料量研究[A];上海市化学化工学会2010年度学术年会论文集[C];2010年

3 付双成;孙国刚;高翠芝;郭广军;;防返混锥位置对旋风分离器影响的数值模拟及试验研究[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年

4 高翠芝;孙国刚;马强;张娜娜;钱步仁;;入口浓度对旋风分离器性能影响的试验研究[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年

5 董瑞倩;孙国刚;高翠芝;;压力对旋风分离器性能影响的试验研究[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年

6 马盛军;靳丙秋;鞠学贞;张文丰;石永军;;旋风分离器的技术改造[A];浙江省化工学会成立五十周年庆祝大会暨第二届省(市)际化学化工科技发展研讨会论文集[C];2001年

7 李双权;孙国刚;时铭显;;排气管偏置对PV型旋风分离器效率及压降的影响[A];第七届全国颗粒制备与处理学术暨应用研讨会论文集[C];2004年

8 严超宇;吴小林;卢春喜;高金森;时铭显;;旋风分离器内涡核非稳态特性的流体动力学分析[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

9 刘成文;王连泽;;旋风分离器内能量耗损机理研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年

10 陈建义;时铭显;;旋风分离器压降计算模型[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前3条

1 谢文艳邋闫华 白争鸣;三级旋风分离器技术达国际先进[N];中国化工报;2008年

2 谢文艳 闫华 白争鸣;高效能设备达国际先进水平[N];中国职工科技报;2008年

3 记者 谢文艳邋通讯员 阎华 白争鸣;大庆石化机械厂研发成功高效能设备[N];中国石油报;2008年

相关博士学位论文 前9条

1 吴学智;入口高浓度条件下的旋风分离器对比研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年

2 赵新学;气固两相流对旋风分离器壁面磨损机理的研究[D];中国石油大学;2010年

3 栾一刚;轴流旋风分离器数值模拟与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 张吉光;静电旋风分离器气相流场的数值模拟及实验研究[D];东华大学;2005年

5 钱付平;不同排尘结构及操作条件旋风分离器分离特性的研究[D];东南大学;2006年

6 王海刚;旋风分离器中气—固两相流数值计算与实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2003年

7 M'BOUANA Noé-Landry-Privace;高浓度旋风分离器气固流动与分离特性的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2014年

8 崔洁;分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的分离机理与结构特性研究[D];华东理工大学;2011年

9 朱治平;加压循环流化床的实验与模型研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 廖磊;六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究和数值模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年

2 李昌剑;分级式合成气初步净化系统中旋风分离器的结构优化[D];华东理工大学;2012年

3 夏欣;一种中低温煤干馏工艺及设备结构的研究[D];天华化工机械及自动化研究设计院有限公司;2015年

4 于洲;气固两相动态旋风分离的试验研究[D];山东大学;2015年

5 刘鹤;旋风分离器内置涡核破碎翼的实验及数值研究[D];兰州大学;2015年

6 唐守强;基于CFD的旋风分离器性能参数影响研究[D];山东理工大学;2015年

7 吴凯;强旋气固流场的湍流特性、稳流与整流[D];青岛科技大学;2015年

8 吴灵辉;折角入口、圆台出口和直筒型旋风分离器的性能研究[D];浙江大学;2016年

9 刘琳;旋风分离器内气固两相流数值模拟与稳定性研究[D];浙江理工大学;2016年

10 管西旗;导叶式多管旋风分离器的数值模拟研究[D];西南石油大学;2014年



本文编号:2374052

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2374052.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户1304b***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com