在考量阻力对炉内除尘器选择的重要性时,我们了解了一个事实:当阻力过大,炉内除尘就失去了意义。经过对多种除尘器性能的分析,本文选取了轴向直流式旋风除尘器作为炉内除尘器的最佳方案。影响轴向直流式旋风除尘器效率和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。
为了探索这些因素如何影响设备性能,我们设计了一套实验装置,以模拟工业锅炉中实际情况。在实验中,我们假设气流和粉末在设备内部被充分加速,并忽略了效率与阻力之间可能存在的关系。
本次研究基于某锅炉厂DZL型锅炉特定参数,将旋风除尘器安装在锅炉膛口后方拱上方位置。该区域尺寸为2100×2400mm,具有一定的具体参数。此外,由于我们的模型已达到第二自相似区(Re数达到3×104),我们可以认为模型与实际应用中的阻力系数相同。
实验采用冷态模拟方法,考虑到几何相似性(试验装置与实物比例为1∶3)以及Fr准则及颗粒相Stk准则等条件。整个系统运行于负压状态下,其工作原理是通过灰口将知晓粒径分布的粉尘输送至进风管,然后经由气流加速进入旋风除尘器。一旦粉末颗粒在旋转气流作用下被离心分离,它们就会落入灰斗中。而净化后的空气通过排气管并经过激光测试仪进行检测,以确定净化后的空气含有多少颗粒及其大小。此过程之后,被引出使用双纽线进口管测量其进口阻力,即为真实数据。流量通过毕托管测定,而控制速度则依赖于调节电机电压以改变风机转速。在双纽线进口管的情况下,可以认为其入口无阻碍,因此所得即为减少后面的所有损失总和。
实验所用之灰样来自某发电厂布袋式除尘器收集到的粉末由于环境湿度变化会使得密度发生巨大变化,但我们采取措施先将其放置干燥处理以减少误差并符合实际状况,因为工业锅炉中的粉末是在高温环境下运动,所以对此做出了调整。
不同出口直径下的数据表明,除了对效率有显著影响外,对障碍也有很大的影响,这主要因为随着出口扩大而增加,当再次增加时虽然会降低但效果不再显著。当输出直径较大时,与输出大小成正比增长至一定程度后逐渐减小。这是因为较大的输出能够更有效地截断固体颗粒,但随着输出大小缩小到一定点,大部分颗粒重新被带回分离段造成误判现象。根据通用型设备的分析,一般推荐输出直径应介于分离筒高度的一半到七八之一范围,此处设置123mm可平衡两个要求,即既能满足低障碍又能保持高效率。
同样地,导入叶片角度对于限制输入材料流量也是决定性的因素之一,在固定其他条件如稳定液体长230mm、隔离开室350mm、高出长75mm的情况下,我们观察到了不同的结果显示尽管提高输入角度可以进一步提升清洁效果但同时也导致额外损失,从而需要找到适当平衡点来确保最终目标达成。
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