化工机械设备烟道口设计.doc

一.应用背景大型循环流化床锅炉都采用多个旋风分离器并联布置在炉膛口，这些旋风分离器的入口烟道受锅炉空间的限制都是短入口烟道，不同的入口烟道布置方式会直接影响旋风分离器的性能。在筒体直径为1 m 的旋风分离器实验台上设计了内侧式与外侧式2 种短入口烟道，对比研究入口烟道布置方式对旋风分离器性能的影响。实验结果表明，入口烟道布置方式显著影响旋风分离器的性能；在相同条件下，内侧式入口烟道的旋风分离器的分离效率比外侧式的高，压降也比外侧式略高。数值模拟结果显示，入口烟道布置方式对颗粒在短入口烟道中的分布有直接的影响；采用外侧式入口烟道时，颗粒流股在短入口烟道内无法贴向外壁，部分颗粒直接冲击排气管，导致分离效率降低。通常使用的旋风器分离空间为两段, 即: 排气芯管入口截面以上, 排气芯管与筒体所夹构成的气流回转空间; 排气芯管入口截面以下, 由筒锥体构成的涡汇流空间. 由于气流反转式旋风器进口靠近排气芯管, 短路气流携带微细尘粒排出是造成除尘效率下降的主要因素.对于切流反转式旋风器, 气流运动形成的短路流不可避免. 可以采用改变进口浓度场分布, 达到减少短路流携尘排放的问题. 在已有的两段分离区域前, 增加一个分离段, 即: 将除尘器进口的短直通道改为回转通道, 并适当加长通道长度, 通过回转通道的分离作用改变进入旋风器内空间的含尘浓度分布,使靠近排气芯管一侧的浓度梯度减小, 降低短路流携尘量, 达到提高除尘效率的目的.传统的旋风分离器是利用旋转含尘气体所产生的离心力, 将粉尘从气流中分离出来的一种干式气固分离装置。其中颗粒分离的机理是: 当含尘气体以较高的速度进入旋风分离器时, 气流变直线运动为圆周运动, 并向上向下流动, 向上流动的气流一部分被顶盖阻挡而返回, 另一部分则直接进入排气管被排出。向下流动的气流通过流体本身的粘滞性, 带动排气管下面的圆柱型气柱渐渐发展成像刚体一样的旋转, 由于尘粒的密度比空气大很多倍, 因此旋转的尘粒在与气体作圆周运动的过程中, 受离心加速度的作用, 将从气流中分离甩向器壁,经圆锥体排入除尘器集灰箱内。根据“旋转矩不变原理”, 其切向速度不断提高, 当气流达到锥体下端某一位置时, 即以同样的旋转方向从旋风除尘器中部, 由下反转而上, 继续作螺旋型流动, 即形成内旋气流, 最后净化气经排气管排出分离器外。因为旋风分离器的结构简单可靠, 能耗较小, 耐高温, 操作维护方便, 且对分离510 m 的尘效率较高, 被广泛应用于化工, 冶金, 矿业, 建材, 机械, 电力, 轻纺等行业, 特别是在中小型锅炉和多级除尘系统中作为初级除尘设备获得普遍应用。然而, 旋风分离器的主要缺点是对于粒径小于5 m 的颗粒除尘效率较低。旋风分离器进口段管路的结构关系着进口气速的分配, 直接影响到下游分离空间三维速度场的形式, 合理设计进口管的样式是挖掘分离器分离潜力的可能入手之处。采用实验及数值模拟手段, 对环管和直管2 种进口管路下轴对称双进口分离器的性能与流场作了对比研究。结果表明, 环管进口的分离器分离总效率比两侧进口的平均高115 个百分点, 而压降损失降低25 %以上。前者阻力小的原因在于进口环管内气流为局部的涡旋, 与分离器内旋涡流动的形式接近, 两股气流交汇时碰撞程度轻, 附加的额外能耗较小; 而总效率提高的原因为,环管进口的分离器切向速度比两侧进口的分离器约高0115 倍进口气速, 能增强颗粒受到的离心作用、减小切割粒径, 从而提升分离器总效率。根据涡旋理论, 局部区域的涡旋会对整个流动空间产生感生的速度场, 由于环管进口的分离器进口管内局部涡旋的存在, 整个分离空间的切向速度场被增强。这种由涡旋感生速度场提升分离器切向速度的方式, 加深了分离器运行过程中压头向速度转换的程度, 不会消耗额外的能量。因此, 采用旋涡流的进气方式, 并合理提高进口涡旋的强度, 是分离器分离性能进一步提升的新途径。作用是将大量离开炉膛的高温固体物料从烟气中分离下来，通过返料器送回炉膛，以维持炉膛的循环流化状态，使燃料和脱硫剂反复燃烧和反应，达到理想的燃烧效率和脱硫效率。旋风分离器的分离性能直接影响整个循环流化床锅炉的性能。二.工艺及机械设计烟道口的工艺设计可按下列数据确定：（1）烟道口的两侧壁之间夹角最25。（2）相邻烟道口侧壁的夹角最大37。（3）烟气入口速度应小于15m/s。本零件的机械设计看基于上述实际应用的机械要求，对零件进行尺寸设计：（1） 内直径为100