缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响

为降低传统旋风分离器工作时排气管内气流高速旋转造成的大量能量损失,将Lapple型旋风分离器的排气管改进为缝隙式排气管,利用数值模拟和实验的方法分析了缝隙式排气管对旋风分离器的性能影响.采用RSM模型对气相流场的切向速度、静压、流动轨迹、湍流强度以及压降进行数值模拟,采用多相流模型中的DPM模型对分离器的分离效率和颗粒运动轨迹进行仿真分析.仿真分析结果与实验验证结果吻合度较好,有较高的预报精度.最终结果表明,缝隙式排气管可使传统旋风分离器的压降下降6.8%,分离效率提升5.5%;当排气管上缝隙长度或宽度增加至一定数值,分离器的分离效率达到最大.随着排气管上缝隙长度或宽度的增加,旋风分离器的分离效率逐渐趋于稳定,压降持续降低;排气管上的矩形缝隙可使排气管内产生旋进涡核(PVC)现象,随着缝隙长度的增加,旋进涡核现象有所减弱,缝隙宽度的变化对旋进涡核现象影响较小;缝隙式排气管可有效抑制普通排气管中心处回流区的产生,并使普通排气管底部以及外旋流的湍流强度降低,从而减少排气管底部的短路流,提高分离效率.通过观察不同颗粒粒径的电石渣颗粒的运动轨迹,可知Lapple型旋风分离器与新型旋风分离器内部流场呈现出有利于固体颗粒分离的组合涡结构,排气管结构的改变并未影响分离腔的原始涡流结构.     

排气管尺寸对旋风分离器流场影响的数值模拟

用雷诺应力湍流模型(RSM)模拟研究旋风分离器排气管尺寸对旋风分离器流场的影响.结果表明:单入口旋风分离器的非轴对称性在环区更明显;在排气管壁存在滞流区,排气管尺寸减小,该滞流区变薄;在分离区,De/D≥0.4时,旋风分离器的中心位置存在向下旋流,该旋流造成一定返混,对提高旋风分离器效率不利;随着De/D的减小,内旋流切向速度提高,中心处的向下旋流速度减小,总压降大幅提高;当De/D=0.3时,中心处向下旋流消失,提高了分离效率.     

基于弹性分析的旋风分离器结构优化

在考虑旋风分离器材料成本的基础上,定义了旋风分离器优化因子,并对优化因子对旋风分离器结构参数和外部操作参数变化的敏感性,即旋风分离器优化因子弹性进行了计算分析。结果表明,结构参数中旋风分离器筒体直径和排气管直径对旋风分离器性能影响最大,同时在不改变其他结构参数的基础上,可以通过优化排气管直径来提高分离器分离效率。     

高效低阻旋风分离器的试验与开发

对影响ＰＶ型旋风分离器分离性能的关键尺寸和结构进行了改进,开发出了一种压降更低、效率更高的ＰＶＥ型旋风分离器。对改进后的分离器性能进行了试验,由试验结果可知,缩小排气管下口直径,可提高旋风分离器分离效率,但同时分离器的压降也大幅度上升。压降上升问题可以通过在排气芯管上开若干条狭缝加以解决。改进排尘口的结构,适当地增加分离空间的高度,并进行了优化匹配,可以在保持压降基本不变的条件下提高旋风分离器的效率     

高效低阻旋风分离器的试验与开发

对影响ＰＶ型旋风分离器分离性能的关键尺寸和结构进行了改进,开发出了一种压降更低、效率更高的ＰＶ－Ｅ型旋风分离器。对改进后的分离器性能进行了试验,由试验结果可知,缩小排气管下口直径,可提高旋风分离器分离效率,但同时分离器的压降也大幅度上升。压降上升问题可以通过在排气芯管上开若干条狭缝加以解决。改进排尘口的结构,适当地增加分离空间的高度,并进行了优化匹配,可以在保持压降基本不变的条件下提高旋风分离器的     

旋风分离器排气管内气相流场的数值模拟

采用雷诺应力模型对直切式旋风分离器内气相流动的三维流场进行数值模拟,分析了排气管内的气相流场特点及排气管直径对气相流场的影响.结果表明:排气管内气流旋转强度较高,轴向速度呈强剪切流特征,并且存在回流区,这些都是造成能量损失的重要原因;减小排气管直径可以抑制短路流量,使旋风分离器整个空间内的切向速度增大,有利于颗粒分离,但同时压降增大.     

循环流化床锅炉旋风分离器性能特性数值模拟

针对旋风分离器结构尺寸设计时缺乏数学模型指导以及锅炉实际运行时旋风分离器几何结构无法优化调整等问题,选取江苏某电厂的循环流化床锅炉旋风分离器为研究对象,采用数值模拟与试验相结合的方法对旋风分离器的性能进行研究.结果表明:当锅炉负荷降低时,圆柱体与圆锥体内切向速度与轴向速度均降低,旋风分离器内部旋转流动减弱,减小了在压降中占主要部分的内部旋转损失,总压降也随之减小;锅炉处于低负荷时,正常的入口风速会对分离效率产生较大的影响;在实际运行中,可采用增大引风机阀门开度的方法提高旋风分离器入口风速,达到提高分离效率的目的.     

催化裂化沉降器粗旋风分离器的工作性能

在直径300 mm的催化裂化沉降器粗旋风分离器冷态实验模型上测试入口气速、质量浓度,考察二者以及料腿末端设置重锤逆止阀对粗旋风分离器工作性能的影响.结果表明:固相加入后降低了气流旋转动能耗散,使粗旋风分离器压降降低,料腿排气率增大;提高入口气速有利于减小料腿泄气率、提高粗旋风分离器分离效率,尤其对细颗粒分离有利;随固相质量浓度增大,粗旋风分离器压降降低,分离效率和料腿排气率均有小幅上升;料腿末端安装重锤逆止阀可令料腿泄气率减小3%以上,并提高粗旋风分离器分离效率;针对粗旋风分离器结构特征提出的压降模型计算粗旋风分离器压降精度较高.     

旋风分离器气固两相流动特性与最优管距

为提高旋风分离器的除尘效率,采用RSM湍流模型和相间耦合的随机轨道模型,模拟计算了不同排气管插入深度对旋风分离器内气相流场和除尘器中颗粒运行轨迹的影响。模拟计算结果显示:在相同条件下,与现有旋风分离器相比,排气管插入390mm时,可以在气流作用下提高颗粒物与筒锥体壁相撞的概率,除尘效率提高5%。根据模拟结果,调整旋风分离器进气管进行物理模型试验,与数值模拟结果相吻合。     

M模型在低密度物料旋风分离器结构设计中的应用

利用Muschelknautz模型(即M模型),设计用于某企业聚碳酸酯生产中的旋风分离器,得到该旋风分离器的结构尺寸、分割粒径和总压降.采用流体力学计算软件Fluent对该旋风分离器的内部流场进行研究.研究结果表明:随着颗粒质量分数的增大,气流各方向上的运动速度随之降低,旋风分离器对整个颗粒群的捕集能力提高,但对分离器的壁面磨损也同时加剧;入口速度并不是越大越好,只有当入口速度为18 m/s时,数值模拟结果才与M模型中得出的结果较接近,表明采用M模型进行旋风分离器的设计准确性较高.     

基于改进狼群算法-深度置信网络(IGWO-DBN)模型的旋风分离器压降预测

针对目前旋风分离器压降计算模型在准确性和实用性上的不足,为更好地指导旋风分离器的结构设计和性能优化,采用深度学习方法对其压降进行了预测。选取了影响压降的7个几何参数,采用深度学习中的深度置信网络（deep belief network,DBN）对旋风分离器压降数据进行预测,并利用改进的狼群算法（improved grey wolf optimizer,IGWO）对DBN模型的初始化权重和偏置参数进行寻优,构建IGWO-DBN组合模型,同时与几种传统计算模型和机器学习模型的预测结果进行对比。结果表明,IGWO-DBN模型在计算精度上优于Shepherd-Lapple模型、Casal模型等传统计算模型,并优于反向传播神经网络（back propagation neural network,BPNN）、支持向量机（support vector machine,SVM）、极限学习机（extreme learning machine,ELM）等机器学习模型,计算效率大幅提升,且具有较好的泛化性和鲁棒性,可用于旋风分离器压降参数的预测。     

一种新型旋风分离器的流场和结构

为了考察一种新型旋风分离器的流场特点及其几何参数变化对流场的影响，采用CFD软件——Fluent中的标准k-ε湍流模型对该类型旋风分离器的气相流场进行了模拟，结果得知：该旋风分离器气相流场的切向速度分布较对称，在靠近分离筒体中心位置处出现了小的旋涡；排气管的插入深度对流场影响显著，入口角度对流场有一定影响，排气管直径对流场影响较复杂，但对最终分离效率基本无影响。     

入口下倾小型旋风分离器的仿真设计

以一台4 t/h燃煤锅炉烟气的旋风分离器为对象,采用R-k-ε湍流模型,利用Fluent软件对Stairmand HE型分离器内部流场进行三维数值仿真分析,并采用离散相模型对固体颗粒进行追踪,研究旋风分离器筒体结构及运行参数对其分离效率、运行压降和磨损的影响,获得了同时具有较高分离效率、较低运行压降、较少磨损的入口下倾...     

旋风分离器压降数值分析

根据旋风分离器的结构和气流流动特点,在旋风分离器流场和浓度测定的基础上,以旋风分离器切向速度模型为基础,模拟进出口静压、动压,数值模拟结果与压力损失理论解析计算模型基本吻合,验证了旋风分离器内压降基本分布规律。     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响,选用一个直径为300 mm的切流反转式旋风分离器在常温～973 K的范围内进行了性能试验研究.试验用粉料为二氧化硅,其中位粒径为10μm;入口气速的变化为12～36 m/s.试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降.结果表明,相同入口气速下,分离效率与压降均随温度的升高而降低.当气速达到最佳入口气速时,旋风分离器的分离效率最高,且最佳入口气速随温度的增加而增加.     

导叶式旋风管排气管内流动减阻的试验研究

通过对导叶式旋风管内流动参数的测量分析,发现排气管内气流旋转强度高,并存在“滞流”、“倒流”及逆压梯度等无益于颗粒分离的流动状态,造成排气管内压力损失约占旋风管总压降的22%。在排气管内安装框形结构后,可有效削弱和抑制上述耗能流动,在保证分离效率基本不变的前提下,使旋风管减阻幅度达到9%。     

旋风分离器高温性能试验研究

为了预测温度对分离器性能的影响，选用一个直径为300mm的切流反转式旋风分离器在常温～973K的范围内进行了性能试验研究。试验用粉料为二氧化硅，其中位粒径为10μm；入口气速的变化为12～36m／s。试验测定了不同入口气速和温度下旋风分离器的分离效率与压降。结果表明，相同人口气速下，分离效率与压降均随温度的升高而降低。当气速达到最佳入口气速时，旋风分离器的分离效率最高，且最佳入口气速随温度的增加而增加。     

蜗壳式旋风分离器的分离性能研究

蜗壳式旋风分离器作为轻烧镁旋流动态煅烧系统中最重要的分离设备,是提高系统分离性能的关键所在.本文建立蜗壳式旋风分离器分离性能试验装置,以粒径48～75?m的轻烧镁粉、菱镁矿浮选粉和氢氧化锂粉为样品,研究了入口风速、颗粒浓度以及颗粒物性等参数对压降和分离效率的影响.研究表明:1)蜗壳式旋风分离器的静压降随入口风速的增大而增大,二者基本呈指数变化关系;入口风速增大能够提高分离效率,但是压力损失也逐渐增大,根据旋流动态煅烧系统的回收指标,得出最佳的风速约为19 m/s,此时的压降为1 100 Pa左右;2)在一定范围内,适当地增加入口颗粒浓度既能降低压力损失又能提高分离效率; 3)当粒径相同时,分离效率随着颗粒密度的增加而增加.     

新型旋风分离器内颗粒的运动规律

分离效率是判定旋风分离器性能优劣最直接的一个参数,而分离效率的高低微观上由旋风分离器内颗粒的运动规律决定.采用离散颗粒模型研究了新型旋风分离器内颗粒的运动规律并估算了分离效率,结果发现:颗粒从入口不同区域进入该旋风分离器分离空间时有不同的运动轨迹,入口大致可划分为3个区域;被入口导流板碰撞分离的颗粒在发生二次分离时被再次捕集的可能性很大;分离效率实验值和模拟估算值变化趋势一致,但模拟估算值高于实验值.     

关于改进旋风分离器性能的研究

基于流型测定和理论分析,推导出旋风分离器合理的尺寸比(理论模型)。对理论模型的性能测定与同其它型式高效旋风分离器的对比试验,显示出理论模型的优良性能。以理论模型的结构尺寸为中心,设计了两水平四因子试验。试验结果不但给出了各结构参数对旋风性能的影响,而且定量地揭示了其间的交互作用。实验中的最好模型表现出分离效率高、压降低、操作弹性大的优良性能。由实验结果得到的数学模型,为单体旋风结构的优化和串、并联系统的最优设计奠定了基础。