PV型旋风分离器的减阻提效研究

发布时间：2020-09-12 11:10

　　 PV型旋风分离器已在全国石油催化裂化等高温工业过程中得到了广泛应用,取得了良好的经济效益与社会效益。随着国家节能减排行动的持续推进,对旋风分离器技术也提出了“效率更高、压降更低”的要求。本论文采用数值模拟与实验的方法,考察了进气口和排气管的结构改进对PV型旋风分离器效率与压降的影响,为PV型旋风分离器的减阻提效设计提供基础研究支持。论文的研究内容和结论如下:PV型旋风分离器的进气口形状为矩形,存在入口气速分布不均的问题,容易加剧顶灰环、短路流等现象,影响分离效率。论文针对该问题分别研究了入口增设导流板、改变入口形状的方案。针对旋风分离器排气管内的湍流损失较大的问题,考察了加排气管中置物占据排气管中心湍流区以减阻的方案。入口处加导流板能增大分离器内外旋流的切向速度,使颗粒受到的离心力变大,提高分离效率;径向速度减小,从而减少短路流现象;但同时分离器的压降也会升高。在导流板与分离器入口之间开缝、将导流板外扩有助于缓解分离器内回旋气流撞击进气口壁面,从而减少压力损失:导流板高度随入口向里递减的设计有助于一部分气体从导流板与顶板之间的缝隙直接进入环形空间,减少顶板下方的二次环流,减少顶灰环,从而增大分离效率。与传统的矩形入口的旋风分离器相比,采用半梯形进气口能够降低传统旋风分离器进气口截面上的气速分布的差异,及其带来的流量分布不均的问题;并且半梯形口有助于提高流场内的切向速度,可增加颗粒受到的离心力;同时有利于延长自然旋风长,减小颗粒在膨胀仓和料腿位置的返混,提高分离效率。排气管中加入圆柱形中置物能够降低分离器的压降,但效率也有一定程度的降低。随着中置物插深的增加,切向速度呈现先降低后升高的变化趋势,因而中置物插入较浅时效果不佳。分离效率和压降随着中置物插深增加先降低后升高。这是因为当中置物插入深度较大时,分离空间流场的稳定性增强,分离空间的切向速度峰值升高,中置物起到了“稳涡”的作用。但用中置物占据排气管中心后,排气管内的切向速度峰值也变大,湍流损失并未得到显著改善,因而降阻效果不明显。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE96
【部分图文】：

器中做螺旋运动后到达锥体的某一位置处，流反转成为上行流，运动至排气管，从而被排度也是一个重要的几何参数，有许多研究者应的最优插深。有研究表明，排气管插入深，气体被迫做的绕流运动越多，压力损失越插深太小，入口进入的颗粒容易从入口直接个分离过程，使分离效率下降。体下部，用于收集旋风分离器捕集到的颗粒至关重要：直径过大，进入灰斗的气流过多小，会导致颗粒堆积在排尘口，影响收集。锥体壁面的磨损较大。

a) b) c)图 1.2 旋风分离器的三维速度分布[11]1)切向速度分布 2)轴向速度分布 3)径向速度分布Fig.1.2 Three-dimensional velocity profiles in cyclone图 1.3 旋风分离器的切向速度分布[6]Fig.1.3 Tangential velocity profile in cyclone

- 6 -图 1.3 旋风分离器的切向速度分布[6]Fig.1.3 Tangential velocity profile in cyclon从分离器中心到“最大切向速度面”的运动，切向速度与半径的比值为常数，uCr= （C 为常数） 区域是Ⅱ区，该区域的气体一般称为半

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本文编号：2817553