在考量阻力对炉内除尘器选择的重要性时,我们必须认识到过大的阻力会使炉内除尘失去意义。经过对各种除尘器性能的深入分析,本文选用了轴向直流式旋风除尘器作为炉内除尘器的类型。影响轴向直流式旋风除尘器效率及阻力的主要因素包括进口导流叶片的角度、出口直径、稳流体长度,以及分离室长度、灰斗角度和出口长度等。
为了研究轴向直流式旋风除尘器的效率及阻力损失,我们建立了一个冷态模拟实验装置,位于工业锅炉炉膛出口处。这项实验假定气流和粉末在设备中经过充分加速,并忽略了效率与阻力之间影响因素。在某锅炉厂DZL型锅炉特定的条件下,我们将旋风除尘器安装在炉膛出口后拱上方位置,考虑其尺寸参数。
根据相似与模化理论,当实物与模型Re数达到第二自模区时,可以认为模型与实物具有相同的阻力系数,而本实验台已达到了3×10^4,这表明它处于第二自模区,其实际应用中的阻力系数也可以得到准确预测。
本次试验采用的是冷态模拟方法,考虑到气固两相流理论,其中主要包括:首先是几何相似(试验装置与真实设备尺寸比例为1:3);其次是Fr准则及颗粒相Stk准则要保持一致。
整个实验系统通过负压运行,以知晓粒径分布的一种粉末被输送至进灰口,然后经由充足加速后的气流进入进口导流叶片,并通过旋转气团作用进行分离,最终落入灰斗中。而净化后的空气通过排放管道排出并使用激光测试仪来检测净化后空气中的颗粒数量以及大小。流量则通过退出端毕托管来测定,而控制速度则通过调节电机电压以改变风机转速实现。此外,由于采用双纽线进口管,可以认为入口阻力为零,因此所得数据即为设备上的总共损失,利用这些数据计算出了该设备上的总共系数。
用于此次试验的灰样来源于某发电厂布袋式收集到的粉末,因为粉末密度受到周围环境湿度变化较大而产生差异,这可能引起误差。为了消除了这种不确定性,在开始之前,将所有样品置于干燥箱中进行干燥,使之更接近实际情况,即高温下的状态。
我们研究了不同出口直径下,对抗排放效果和损耗影响的情况,并且发现随着输出管道大小增加,再无显著降低损耗,但当减少输出管道大小至一定程度后,不仅排放效果提升而再进一步减小,则表现出复杂关系。当输出管道较大时,与每个颗粒拦截作用增强,但随着输入孔径减小时,因卷入斜面间隙越多且折返更频繁,大部分颗粒重新被带回分离段区域(这在我们的观察过程中可见)。
从通用的通用型收集机构现有资料分析,一般推荐取最大值或最小值皆可依据需要调整。而基于我们的尝试结果,我们建议最佳设置应取为0.7倍分离筒高度,即123mm既满足要求又能提供最佳性能。
最后结论如下:
在适应工业锅炉尾部原始排烟浓度低于国家法规规定标准的情形下,可利用轴向直 流式旋风收集机构。
进入导路叶片角度若从60°逐渐缩小至30°时,将导致排烟效率提高但同时增加约20倍以上之负荷,从而说明过小之角度对于避免过高之负荷极为关键。
随着输出孔径降低,虽然整体抵抗系数增加但同时亦未能显著提升掺混效果,因此对于具备均衡低抵抗且良好掺混功能之收集机构设计者们应当认真考虑这一点。在挑选合适油门孔径方面,一般推荐取介於0.5與0.7倍區間內,以获得最佳平衡点。此外,本文亦提出了若采纳60°進口導路葉片角時,该设配件能够满足炉內採用對於負擔壓力的需求。
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