采用圆筒形撞击分离器分离超细煤粉的试验研究

采用圆筒形撞击分离器分离超细煤粉的试验研究 采用圆筒形撞击分离器分离超细煤粉的试 验研究 采用圆筒形撞击分离器分离 超细煤粉的试验研究 斯东波,池作和,阮涛,潘维,岑可法 (浙江大学,浙江杭州310027) [摘要]对采用圆筒形撞击分离器分离超细煤粉的方法进行了试验研究,结果表明,在选择合适的抽风 率和分离器挡板间距的情况下,该方法可以收集到足够量的超细煤粉,可满足煤粉再燃技术对再燃煤粉的 数量和细度的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 . [关键词]再燃;超细煤粉;旋风分离器;下抽气;圆筒形撞击分离器;惯性参数 [中国分类号]TK411+.5[文献标识码]A[文章编号3331002—3364(2005)10—0041—04 再燃是一种有效的炉内低N燃烧技术措施,其 基本原理是在炉膛主燃烧区下游加入再燃燃料,用以 还原来自主燃烧区烟气中的N()r.根据再燃技术还 原N()r的机理,再燃燃料应该选择能在燃烧时产生大 量烃根的碳氢类燃料,可以是天然气,油或者煤,还可 以是生物质[1].与其它几种再燃燃料相比,煤粉作为 再燃燃料的最大优点是经济性较好,便于在燃煤电厂 实现., 在使用煤粉作为再燃燃料时,随着煤粉粒度的减 小,其比表面积增大,反应面积也随之增大,活性增强, 有利于挥发分析出,这不仅有利于还原N的均相反 应,而且对于焦炭还原N的异相反应,也非常有 利[2].另外,煤粉粒度减小后,对提高其燃尽率也非常 有利,可以实现在降低N排放的同时保证锅炉的热 效率.所以,用煤粉作为再燃燃料的一个关键问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 便 是如何得到超细煤粉. 1圆筒形撞击分离器 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的提出 在电厂制粉系统中,进入细粉分离器的煤粉粒径 是成正态分布的,从图l某电厂的粒径累积分布图中 可看到,粒径小于l5.65m的超细煤粉颗粒占总粉 量的38.53[,这部分超细粉中的lo左右将被三 次风带走,余下的大约3o则留在细粉分离器内并最 终被送往一次风喷口.如果能够把进人细粉分离器的 大部分细煤粉收集下来,不仅可以将其作为再燃燃料, 从而解决超细煤粉再燃的细粉获取问题,而且,还可以 提高旋风分离器的分离效率,减少三次风的带粉量,从 而减轻由三次风带粉量高所导致的锅炉燃烧问题.另 外,带粉量降低以后的三次风还可以用来作为再燃时 的燃尽风. 粒径mIll 图1某电厂煤粉的粒径累积分布 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G1999022204—03);全国优秀博士论 文专项基金资助;国家863专项经费项目(2002AA527053) 作者简介:斯东波(198o一),男,浙江省东阳市人,浙江大学热能工程研究所在读博 士研究生,研读方向为工程热物理. 为得到这部分细粉曾设想采用底部抽气技术,为 此在细粉分离器底部加设了抽气管并进行了一系列的 试验.试验结果表明,在适当的抽气位置可以抽出细 煤粉,但为了提高抽粉率(指从底部抽气管中抽出的煤 粉量占进入细粉分离器的煤粉总量的百分率)而加大 抽风率(指底部的抽气量占细粉分离器进口总风量的 百分率)时,抽出粉的平均粒径将随之变大,其细度将 无法得到保证. 在该试验的基础上提出一种改进方案,即在抽气 管上加装一个圆筒形撞击分离器,用以对抽气气流进 行再分离,以期在获得所需粉量而增大抽风率的同时 防止大颗粒的进入. 2圆筒形撞击分离器的工作原理 圆筒形撞击分离器是一个在筒壁上开了几个竖槽 的薄圆筒,在每个槽的两边焊两片与内壁成一定角度 的狭长挡板,每两片挡板组成一个狭长的通道,将其套 装在旋风筒底部的抽气管上,然后进行抽气.被抽出 的气体进入旋风筒底部的分离室后还有一定的残余旋 转,气流将围绕分离器做旋转运动(图2),最终将被抽 人由挡板组成的狭长通道内,此时其流动方向改变了 大约180..由于惯性,气流中煤粉粗颗粒将被分离下 来而无法进入狭长通道内,细颗粒则随气流进入通道 内,实现气固分离(图3).从原理上看,这属于惯性分 离,据有关文献[6],惯性分离器对固体颗粒的分离捕集 效率仉随着惯性参数即斯托克斯(Stokes)数Sst一 W/sg的增大而提高. 圆筒 形分 离器 旋风筒锥部 旋风筒底部分离室 底部抽气管 图2分离室内气体流动示意 惯性参数是用于研究颗粒在流体中运动规律的一 个无量纲准则数,其物理意义就是颗粒的惯性力同粘 性力的比值[7],它对流体中颗粒的运动情况起了决定 性的作用.具体到圆筒形撞击分离器,其中的参数,厂0 是指进入分离器前的带粉气流的来流速度,是气体 中颗粒的终端沉降速度,而S则是分离器的挡板间距 @I热力发电?2005(10)} (一槽宽dXsim,d即挡板与圆筒内壁的夹角). 图3气固分离示意(俯视图) 在试验中,通过改变抽风率(即改变来流速度Vo) 和分离器的挡板间距来获得不同的惯性参数. 3圆筒形撞击分离器试验研究 3.1试验系统和试验方法 试验系统如图4所示.圆筒形撞击分离器套装在 旋风筒锥体底部的抽气管上.试验时,将大布袋除尘 器的引风机作为主风机,用小布袋除尘器的引风机来 进行底部抽气,通过调节抽气管风门的开度来取得不 同的抽风率,调好抽风率后通过调节风门,使整套系统 的进口总风量在各种抽风率下保持不变,调好风量后 进行送粉.一个工况做完后,将大,小布袋除尘器以及 粉斗中的煤粉收集下来分别称重,由各部分的煤粉重 量可以算出不同工况下的抽粉率和旋风分离器的效 率,然后取适量从小布袋除尘器收集下来的煤粉进行 激光粒径分析.由于布袋除尘器的除尘效率高达 99.9,因此可以认为布袋除尘器收集下来的粉量就 是气流中所带的粉量. 1一给粉仓2一绞龙3一旋风简4一大布袋除尘器 5一小布袋除尘器6一U型差压计7一引风机8一抽气管 9一调节风门1O一抽气管风门11一粉斗12一文丘里管 图4试验系统 3.2试验结果分析 首先在挡板间距较大的撞击分离器上进行试验, 结果表明抽出的粉确实要比原粉细(图5).为获得不 同的惯性参数,在试验中采用了不同的抽风率,相应得 到了不同的分离效果,各个工况下得到的试验数据见 表1.由于惯性参数与颗粒的粒径有关,所以在相同 的抽风率下各个颗粒的惯性参数也不相同,而表1中 的惯性参数是根据煤粉颗粒的平均粒径(此处取为50 m)计算得到的各抽风率下的平均惯性参数. 粒径/m (I{}%抽风率) 粒径/Ill 2o%抽风率) 粒径/Ill (Is%抽风率) III} 粒径/Ill (22%抽风率) 图5原粉与各抽风率下抽出粉的粒径分布 表l试验数据处理结果 从表1中可看到,抽粉率随着抽风率的增大而增 大,在22抽风率时的抽粉率已经达到34.50.4 个工况的平均粒径都小于20m,平均粒径的变化不 很明显,大致是先降低后增大,呈现出一种波动(图 6).初步分析认为,这里的平均粒径是指体积平均粒 径,其大小在很大程度上受到抽人的粗颗粒量的影响. 当抽风率从10增大到15和209/6时,颗粒的平均 惯性参数变大,各种粒径颗粒的分离捕集效率均提高, 粗颗粒的分离效率提高的更多,所以此时抽出的粗颗 粒的相对量将变少,从而平均粒径也就变小.当抽风 率继续增大到22时,由于进人分离室的粗煤粉越来 越多,此时被抽出的粗颗粒的相对量就变多,所以平均 粒径又变大. 25 2l】 E 螽 舞II} 5 l} 图6平均粒径随抽风率的变化情况 在挡板间距缩小后的分离器上进行了不同抽风 率的试验,试验结果见图7.从图7可见,抽粉率随着 抽风率的增大而增大,不过与大挡板间距的分离器相 比抽粉率有所下降,这是由于间距缩小后惯性参数变 大,颗粒的分离捕集效率提高所致.平均粒径与大挡 板间距时相差无几,说明减小挡板间距并不能有效地 降低抽出粉的细度. 3. 25 20 羹15 lO s lolbZU 抽风% 图7不同抽风率下的抽粉率 为了使试验工况更接近电厂中细粉旋风分离器 的实际运行情况,在后续试验中提高了系统的进口总 风量,使进口风速达到19.17m/s,与电厂细粉分离器 的进口风速基本持平.此外,为了与前几次试验中的 煤粉浓度保持一致,在增大总风量的同时将给粉机的 转速从原来的300r/min升高到了475r/min. 试验发现,增大总风量后,抽粉率同样是随着抽风 率的增大而增大,但抽粉率明显偏小,22抽风率时的 亘@ 7"2 蓬忸氍 抽粉率也只有15.43.初步分析认为,进口风速提 高后,气流在旋风筒内的旋流强度大大增强,被抽进底 部分离室内的气体的残余旋转比以前要强烈,相当于 进人分离器之前的来流速度变大,而变大将导 致惯性参数变大,使颗粒的分级捕集效率变高,自然抽 粉率降低. 选用180m,150p.m,90p.m,75p.m和45p.m的 标准筛在震筛机上进行抽取粉的筛分测试.为了便于 比较,也对原粉进行了筛分试验.图8为煤粉筛分试 验结果. 40506070809o100l10120130140150160l70180190200tam 图8煤粉筛分试验结果 从图8可看出,各抽风率下所得煤粉的整体细度 都要明显小于原粉,说明当总风量变大后撞击式分离 器的分离效果更佳.22和15抽风率时所得煤粉 的45m通过率达到了82.据介绍当煤粉的45 m通过率达到759/6时就可以用于再燃,所以分离得 到的煤粉基本可以满足细度的要求.对于增大总风量 后抽粉率偏低的问题,初步设想可以通过增大气流中 煤粉浓度的方法来解决,这还需要今后的试验来验证. , 驴,护,护驴,护,护,护 4结论 在撞击式分离器上进行的一系列试验结果表明, 采用撞击式分离器方案可以从原粉中分离出满足再燃 要求的超细煤粉,在总风量较小时和总风量增大以后 得到的煤粉细度都比较理想,特别是总风量增大以后 得到的细粉的筛分结果更加令人满意.另外,在总风 量较低时此套方案也能满足再燃技术对煤粉量的要 求,能够抽出足够量的细粉,但总风量增大以后存在抽 粉量不足的问题.总的来说,该方案还是很有希望解 决超细煤粉再燃技术中超细煤粉的获取问题,并最终 实现在实际工程中的应用. 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