遼寧科技大學(xué)碩士論文 摘要 摘要 旋風(fēng)分離器分離技術(shù)是以氣固兩相流為基礎(chǔ)，在離心力的作用下顆粒 被甩向分離器的邊壁從而顆粒被分離的一種技術(shù)。旋風(fēng)分離器是循環(huán)流化 床煙氣脫硫裝置( c f d f g d ) 內(nèi)的一個重要的分離設(shè)備，在循環(huán)流化床內(nèi) 具有重要的地位，它的分離效率直接影響到循環(huán)流化床的脫硫效率，因此 提高旋風(fēng)分離器的分離效率，研究合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)是優(yōu)化循環(huán) 流化床的重要內(nèi)容。 本文在進(jìn)行旋風(fēng)分離器分離機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)了前人研究的成 果，建立了一套完整的旋風(fēng)分離模型。研究方法利用計算流體力學(xué)( c f d ) 軟件，進(jìn)行幾何模型的構(gòu)造和網(wǎng)格的劃分，對旋風(fēng)分離器進(jìn)行結(jié)構(gòu)和操作 過程的數(shù)值模擬計算。通過模擬計算得到最適合的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，從 而為指導(dǎo)下一步工業(yè)性試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。 模擬中采用歐拉多組分顆粒反應(yīng)模型，首先對其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了模擬 比較一一入口形式、氣體出口形式、顆粒出口等，并得出結(jié)論進(jìn)行幾何模 型的優(yōu)化設(shè)計；其次利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)對旋風(fēng)分離器進(jìn)行了數(shù)值模 擬，得出速度場分布規(guī)律和內(nèi)部組分分布規(guī)律等；再則又利用優(yōu)化后的數(shù) 學(xué)模型對其操作參數(shù)進(jìn)行了模擬比較，得出影響旋風(fēng)分離器分離效率的操 作參數(shù)一一入口速度、入口顆粒直徑、入口顆粒濃度等，并得出這些影響 因素對旋風(fēng)分離器的影響規(guī)律。 關(guān)鍵詞：煙氣脫硫，數(shù)值模擬，脫硫效率， 旋風(fēng)分離器，分離效率 遼寧科技大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ec y c l o n e s e p a r a t o r s i s o l a t i o nt e c h n i q u ew a sb a s e do ng a s s o l i d t w o - p h a s ef l o w ，a n dt h eg r a n u l ew a ss e p a r a t e da n ds w u n gt ot h es e p a r a t o r s i d e w a l lu n d e rt h ec e n t r i f u g a lf o r c e t h ec y c l o n es e p a r a t o rw a sa ni m p o r t a n t s e p a r a t ee q u i p m e n ti nf l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o no fc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d ( c f d f g d ) ，w h i c hs h o w ng r e a tp e r f o r m a n c ei nc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d a n dt h es e p a r a t i o ne f f i c i e n c yo fc y c l o n es e p a r a t o r d i r e c t l y a f f e c t e dt h e e f f i c i e n c y o fc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d d e s u l p h u r i z a t i o n i tw a sa v e r y i m p o r t a n tc o n t e n ti no p t i m i z i n gc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d ，a n di m p r o v i n gt h e e f f i c i e n c y o fc y c l o n e s e p a r a t o r ss e p a r a t i o n ，a n dr e s e a r c h i n g o nl o g i c a l s t r u c t u r a lp a r a m e t e ra n do p e r a t i o np a r a m e t e r o nt h eb a s e do ff u r t h e rr e s e a r c h e so nt h ep a p e ro ft h ec y c l o n es e p a r a t o r s s e p a r a t i o nm e c h a n i s m ，t h ea c h i e v e m e n tw h i c ht h ep r e d e c e s s o rh a ds t u d i e dt o e s t a b l i s has e to fc o m p l e t ec y c l o n es e p a r a t i o n sm o d e lw a ss u m m a r i z e d t h e c o n s t r u c t i o no fg e o m e t r ym o d e la n dt h eg r i dd i v i s i o nw e r ec a r r i e do nb yt h e c o m p u t a t i o n a l f l u i dd y n a m i c s ( c f d ) s o f t w a r e ，a n dt h e nt h en u m e r i c a l s i m u l a t i o nw a sc a l c u l a t e dc y c l o n es e p a r a t o r ss t r u c t u r a lp a r a m e t e ra n d o p e r a t i o np a r a m e t e r i tw a sg a i n e dt h a tt h eo p t i m u mp a r a m e t e r sp r o g r e s s e d o p t i m i z e dc h o i c et h r o u g ht h es i m u l a t i o nc o m p u t a t i o n c o n s e q u e n t l yt h a tw a s e s t a b l i s h e db a s eo nt h ei n s t r u c t e dn e x ts t e po fi n d u s t r ye x p e r i m e n t i i 遼寧科技大學(xué)碩士論文 a b s t r a c t i tw a su s e dt h ee u l e r s c o m p o n e n tg r a n u l er e s p o n s em o d e l i nt h e n u m e r i c a ls i m u l a t i o n f i r s t l y ，i th a dc a r r i e do nt h es i m u l a t i o nc o m p a r i s o nf o r i tw a ss t r u c t u r a lp a r a m e t e r e n t r a n c ef o r m ，t h ev e n tf o r mo fg a sa n dt h e g r a n u l ee x p o r t a t i o na n ds oo n ，a n dd r e wt h ec o n c l u s i o nt ot h eo p t i m i z a t i o n d e s i g n e df o rt h eg e o m e t r ym o d e l s e c o n d l y ，t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft h e c y c l o n es e p a r a t o rw a sr e s e a r c h e db yt h eo p t i m i z e dp a r a m e t e r s a n dt h e v e l o c i t yf i e l dd i s t r i b u t i o nr u l ea n di n t e r n a lc o m p o n e n td i s t r i b u t e dr u l ee t c w e r e o b t a i n e d t h i r d l y ，t h eo p e r a t i o np a r a m e t e r w a s c o m p a r e db yt h e n u m e r i c a ls i m u l a t i o nu s i n go p t i m i z e dm a t h e m a t i c a lm o d e la n do b t a i n e dt h e s e p a r a t i o n e f f i c i e n c yo ft h ei n f l u e n c ec y c l o n es e p a r a t o rw i t ht h eo p e r a t i o n p a r a m e t e r - - e n t r a n c es p e e d ，t h e e n t r a n c e g r a n u l ed i a m e t e r ，t h e e n t r a n c e g r a n u l e d e n s i t ya n d s oo n t h ec y c l o n es e p a r a t o r si n f l u e n c er u l e sw e r e o b t a i n e db yt h e s ei n f l u e n c ef a c t o r s k e yw o r d ：f l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n ， n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ， d e s u l p h u r i z a t i o ne f f i c i e n c y ， c y c l o n es e p a r a t o r ，s e p a r a t i o ne f f i c i e n c y i i i 遼寧科技大學(xué)碩士論文符號說明 符號說明 物理意義 重力加速度，m 2 s 曳力系數(shù) 單顆粒曳力系數(shù) 顆粒粘度，p a s 湍流粘性系數(shù)，p a s 顆粒直徑，m 顆粒密度，k g m 。 顆粒終端沉降速度，m s 顆粒的回轉(zhuǎn)半徑，m 氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 氣流總寬度( 等于進(jìn)口寬度) ，m 徑向速度，m s 切向速度，m s 為入口顆粒分布率 為每檔顆粒的份額 粉塵的質(zhì)量流量，k g s 運(yùn)載介質(zhì)的質(zhì)量流量，k g s 管道邊壁阻力系數(shù) 斯托克斯沉降速度，m s 為進(jìn)口截面動量矩修正系數(shù) 旋風(fēng)分離器排氣管直徑，m 為邊界層厚度，m 邊界層邊緣處的切向速度，m s 邊界層邊緣處的徑向速度，m s 邊界層邊緣處的軸向速度，m s 平均應(yīng)變常量 附加質(zhì)量力，n l - s 一，f 射 g以所以砟坼 ，虬l(fā) ， 。兒必虬、毽以萬h島只 遼寧科技大學(xué)碩士論文 符號說明 只 n r e 。 常數(shù)項(xiàng) c 。 c o - k 仃e 顆粒之間、顆粒與壁面之間碰撞產(chǎn)生的力，i n s 體積力，m s 流體對顆粒的曳力，m s 顆粒雷諾數(shù) k s 湍流模型常數(shù)0 0 8 5 雷諾應(yīng)力模型常數(shù) 1 ，6 8 k 方程湍流模型常數(shù)0 7 1 7 9 k s 湍流模型常數(shù)0 7 1 7 9 v 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為 獲得遼寧科技大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料，與 我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確 的說明并表示了謝意。 簽名日期：里z ：蘭：魚 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解遼寧科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱：學(xué)校 可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手 段保存論文。 ( 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 簽名 導(dǎo)師簽名：劍阻日期：叫 遼寧科技大學(xué)碩士論文 第1 章緒論 1 1 課題背景 第1 章緒論 能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動力，能源工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。目前， 世界各國使用的能源主要還是以化石能源為主，其消耗比例占到了9 0 以 上。而石油和天然氣因?yàn)閮α勘让禾可俚枚?，并且近年來石油開采過度， 儲量逐年減少，其價值也明顯上升，主要發(fā)達(dá)國家對石油的爭奪越來越激 烈。煤炭資源儲量相對較多，因此爭奪不如石油激烈。但其作為能源的主 要資源品種，價值也在增長。但與其他能源相比，煤炭具有明顯的成本優(yōu) 勢。煤炭是最便宜的一種能源，同等的發(fā)熱量，用煤成本只相當(dāng)于用油的 3 0 ，天然氣的4 0 。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，到2 0 1 0 年，煤炭在世界化石能 源結(jié)構(gòu)中的比重將超過三分之一，而消費(fèi)量則將由2 0 0 0 年的4 3 億噸增長 到2 0 2 0 年的5 8 億噸。但隨著人類生產(chǎn)活動和社會活動的增加，全球經(jīng) 濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)中的三廢的排放量不斷的在增加。由于大量化石燃料 的燃燒、工業(yè)廢氣和汽車尾氣的排放，使大氣環(huán)境質(zhì)量日趨惡化，大氣污 染日趨嚴(yán)重。這將嚴(yán)重地破壞生態(tài)環(huán)境，阻礙了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步。 我國是一個多煤少油的國家，已探明的煤炭儲量占世界煤炭儲量的 3 3 8 ，我國煤產(chǎn)量位居世界第一位，出口量僅次于澳大利亞而居于第二 位。煤炭在我國化石能源結(jié)構(gòu)中位于絕對主要位置，國家科委中國科技促 進(jìn)發(fā)展研究中心1 9 9 0 年對我國的能源結(jié)構(gòu)作了預(yù)測( 具體數(shù)據(jù)見表卜1 ) 1 。在中國可持續(xù)能源發(fā)展戰(zhàn)略研究報告2 1 中提到，到2 0 1 0 年煤炭 在化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)中將占7 0 左右；到2 0 5 0 年，煤炭所占比例不會 低于6 0 ?？梢?，預(yù)見，在未來幾十年內(nèi)，煤炭仍將是我國的主要能源和重 要的戰(zhàn)略物資，具有不可替代性，煤炭工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)地位，將 是長期的和穩(wěn)固的。 根據(jù)對主要大氣污染物的分類統(tǒng)計分析中，其來源可概括為三大方 面：( 1 ) 燃料燃燒：( 2 ) 工業(yè)生產(chǎn)過程；( 3 ) 交通運(yùn)輸。在我國，這三方 面的來源產(chǎn)生的大氣污染物所占的比例分別約為7 0 、2 0 、1 0 ?？?遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 見，煤的直接燃燒是我國大氣污染物的主要來源。 表卜1 我國一次能源構(gòu)成比例( ) t a b 1 - 1t h ec o m p a r i s o no ft h eo n c ee n e r g yc o n s t i t u t e si no u rc o u n t r y ( ) 表1 - 2 我國電力和能源生產(chǎn)總量預(yù)測 t a b 1 - 2t h eg r o s se s t i m a t eo ft h eo u rc o u n t r y se l e c t r i cp o w e ra n de n e r g i e sp r o d u c e 在我國，電力用煤占有很大的比重，表卜2 列出了我國電力和能源生 產(chǎn)總量及今后若干年的預(yù)測結(jié)果。1 9 9 5 年，電力工業(yè)的火力發(fā)電廠的s 0 2 排放量為8 3 0 萬噸，占全國s 0 2 排放總量的3 5 。隨著火電裝機(jī)容量的增 長，燃煤電廠2 0 0 0 年s 0 2 排放量將達(dá)到全國總排放量的5 0 ，預(yù)計到2 0 1 0 年燃煤電廠排放的s 0 2 將增加到占全國總排放量的6 5 。燃煤排放的二氧 化硫不斷增加，連續(xù)多年超過2 0 0 0 萬噸，已居世界首位。顯然，電力工 業(yè)將成為消減s 0 2 排放量的重點(diǎn)工業(yè)“”。 遼寧科技大學(xué)碩士論文 第1 章緒論 1 2 二氧化硫( s 0 ：) 污染的危害及其限制措施 二氧化硫大量的排放引起了嚴(yán)重的環(huán)境問題。人為排放到大氣中的二 氧化硫等污染物經(jīng)輸送、轉(zhuǎn)化和沉降而被清除。大氣中二氧化硫等沉降有 干式和濕式兩類。濕式沉降就是通常所說的酸雨( a c i dr a i n ) “1 。目前我國 酸雨已從2 0 世紀(jì)8 0 年代西南少數(shù)地區(qū)發(fā)展到長江以南、青藏高原以東和 四川盆地的大部分地區(qū)，污染面積已占國土面積的3 0 。華中地區(qū)的酸雨 污染程度已經(jīng)超過八十年代污染最重的西南地區(qū)，酸性降水頻率超過9 0 。我國很多城市空氣二氧化硫污染十分嚴(yán)重，目前已有6 2 的城市環(huán)境 空氣二氧化硫平均濃度超過國家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)、r 平均 濃度超過國際環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)。 純二氧化硫是一種無色帶有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。它易溶解于人體 的血液和其它粘性液體中，當(dāng)大氣中二氧化硫濃度為0 1 p p m 時，即可損 害農(nóng)作物；濃度高于0 5 p p m 時，即對人類健康有潛在影響，長期吸人含 二氧化硫氣體的空氣也將引起或加重人的呼吸系統(tǒng)疾病。酸雨被稱為“空 中死神”，對水生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、建筑物和材料 以及人體健康方面均有很大的危害。酸雨對水生態(tài)系統(tǒng)的危害主要是可以 抑制水生物的繁殖和生長，甚至使其滅絕：酸雨對森林生態(tài)系統(tǒng)的危害是 引起森林樹木葉片黃化、落葉、甚至死亡，歐美有1 0 多個國家的森林發(fā) 生大面積生長緩慢和死亡現(xiàn)象，有的國家因之損失木材高達(dá)4 0 。在我國 南方重酸雨區(qū)，發(fā)現(xiàn)馬尾松因酸雨危害而成片死亡現(xiàn)象。金頂?shù)貐^(qū)的冷杉 成片死亡，死亡率達(dá)8 7 3 ；酸雨對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的危害主要表現(xiàn)為引起 農(nóng)作物的減產(chǎn)、土壤酸化。p h 值為3 5 的酸雨造成農(nóng)作物大量減產(chǎn)。用 p h 值為4 o 、3 5 、3 0 和2 5 的模擬酸雨處理的大豆植株收獲量分別降 低了2 6 、6 5 、1 1 4 和9 5 ；p h 值為3 5 的酸雨引起小麥減產(chǎn) 1 3 7 ，p h 值為3 和2 5 的酸雨造成小麥減產(chǎn)2 1 6 和3 4 ；酸雨對建 筑物的破壞表現(xiàn)為酸雨可以加速建筑物和材料的腐蝕，從而破壞各種材 料、建筑物和人工制品，文物建筑也受到相當(dāng)?shù)钠茐?。酸雨對人體健康的 影響是間接的和潛在的。由于酸雨造成土壤的酸化和對土壤的淋洗作用， 使土壤中的a 1 、c a 等金屬離子活化，產(chǎn)生很強(qiáng)的毒性，能對作物產(chǎn)生毒 害。這些被活化的金屬元素以離子形式或其它易溶物形式進(jìn)入水體，又能 對魚類產(chǎn)生毒害。同時，酸化的水還能溶解自來水管中的c u 、z n 、a i 等 遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 金屬。當(dāng)人們食用這些被毒害的作物、魚類、或飲用溶解有c u 、z n 、a i 等金屬的水時，健康就會受到危害”1 。 世界環(huán)境保護(hù)組織對二氧化硫排放造成的污染問題十分重視。自2 0 世 紀(jì)7 0 年代初日本和美國率先實(shí)施控制二氧化硫排放戰(zhàn)略以來，許多國家 相繼制定了嚴(yán)格的二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)和中長期控制戰(zhàn)略，加速了控制二氧 化硫的步伐，大大促進(jìn)了有關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展，使二氧化硫排放在短短的 十多年間，得到了大幅度的消減“1 。我國政府對二氧化硫排放控制問題十 分重視。1 9 8 9 年頒布了“環(huán)境保護(hù)法”，公布了大氣污染物的排放控制標(biāo) 準(zhǔn)；2 0 0 0 年4 月2 9 日第九屆全國人大常委會通過了修訂的大氣污染防 治法，更加嚴(yán)格控制二氧化硫的排放。 目前國家對二氧化硫最高允許排放濃度限制已有了新的標(biāo)準(zhǔn)。各時段 火力發(fā)電鍋爐二氧化硫最高允許排放濃度執(zhí)行表卜3 規(guī)定的限制標(biāo)準(zhǔn)。第 三時段位于西部非兩控區(qū)的燃用特低硫煤( 入爐燃煤收到基硫分小于0 5 ) 的坑口電廠鍋爐須預(yù)留脫硫裝置空間 7 1 。 表卜3 火力發(fā)電鍋爐二氧化硫最高允許排放濃度( 單位m g m 3 ) t a b 1 3t h ea l l o w e de x h a u s t i n gd e s t i n yo fs u l p h u rd i o x i d eo ft h et h e r m a lp o w e r b o i l e r ( u n i tm g m 3 ) 注：( 1 該限值為全廠第1 時段火力發(fā)電鍋爐平均值。 ( 2 在本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施前，環(huán)境影響報告書已批復(fù)的脫硫機(jī)組，以及位于西部非兩控 區(qū)的燃用特低硫煤( 入爐燃煤收到基硫分小于0 5 ) 的坑口電廠鍋爐執(zhí)行該限值。 ( 3 以煤矸石等為主要燃料( 入爐燃料收到基低位發(fā)熱量小于等于1 2 5 5 0 k j k g ) 的資源綜合利用火力發(fā)電鍋爐執(zhí)行該限值。 ( 4 位于西部非兩控區(qū)內(nèi)的燃用特低硫煤( 入爐燃煤收到基硫分小于0 5 ) 的 坑口電廠鍋爐執(zhí)行該限值。 國家環(huán)保總局、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會、科學(xué)技術(shù)部于2 0 0 2 年聯(lián)合發(fā)布 了“燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策”，是為了實(shí)現(xiàn)2 0 0 5 年全國二氧 4 遼寧科技大學(xué)碩上論文第l 章緒論 化硫排放量在2 0 0 2 年基礎(chǔ)上消減1 0 ，“兩控區(qū)”二氧化硫排放減少2 0 ，并為改善城市環(huán)境空氣質(zhì)量的控制目標(biāo)提供技術(shù)支持和導(dǎo)向“1 。 1 3 燃煤電廠脫硫技術(shù)綜述 燃煤二氧化硫控制的方法有許多，概括起來通?？梢苑譃樗念悾慈?燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后煙氣脫硫以及煤轉(zhuǎn)化過程中脫硫哺1 。 燃燒前脫硫即“煤脫硫”，是通過各種方法對煤進(jìn)行凈化，去除原煤中 所含的硫份、灰份等雜質(zhì)。選煤技術(shù)方法有物理脫硫、化學(xué)脫硫和生物脫 硫方法。物理選煤主要是利用清潔煤、灰分、黃鐵礦的比重不同，以去除 部分灰份和無機(jī)硫，但缺點(diǎn)是不能除去有機(jī)硫，不能從根本上解決問題。 物理選煤方法應(yīng)用最廣泛的是跳汰選煤，其次是重介質(zhì)選煤和浮選?；瘜W(xué) 方法由于工藝要求苛刻、流程復(fù)雜、投資和操作費(fèi)用昂貴，而且發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)后對煤質(zhì)會有一定的影響，在一定程度上限制了它廣泛的應(yīng)用。生物 脫硫技術(shù)由于占地太大、無法實(shí)現(xiàn)大批量機(jī)械化連續(xù)性生產(chǎn)，還需進(jìn)一步 開發(fā)8 1 9 1 “。 燃燒中脫硫主要是通過在燃燒過程中加入石灰石或白云石粉做脫硫 劑，使c a t 0 3 、m g c 0 3 受熱分解成c a o 、m g o 與煙氣中s 0 2 反應(yīng)生成硫 酸鹽，隨灰份排出。石灰石粉在氧化氣氛中的脫硫反應(yīng)為： c a c 0 3 kc a o + c 0 2t c a o + s 0 2 + 1 2 0 2 一一c a s o d 其中包括爐內(nèi)噴鈣脫硫、流化床燃燒脫硫。在我國采用煤燃燒過程脫硫的 技術(shù)主要有兩種：一是型煤固硫：二是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)。 煤轉(zhuǎn)化是指用化學(xué)方法將煤炭轉(zhuǎn)化為氣體或液體燃料、化工原料或產(chǎn) 品。主要包括煤炭氣化和煤炭液化。作為實(shí)現(xiàn)煤炭高效潔凈利用的一種途 徑，煤炭轉(zhuǎn)化不僅廣泛用于獲取工業(yè)燃料、民用燃料和化工原料，也是煤 氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電、第二代增壓流化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電以及燃料電池與磁流 體發(fā)電等先進(jìn)電力生產(chǎn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。但與煙氣脫硫技術(shù)相比其主要脫硫?qū)?象是流量小、含硫化合物濃度高的煤氣 6 】。 燃燒后煙氣脫硫( f l u eg a sd e s u l p h u r i z a t i o n 簡稱f g d ) 是目前世界上 唯一大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫技術(shù)；同時被認(rèn)為是控制二氧化硫污染最行 之有效的途徑。自二十世紀(jì)六十年代后期以來，煙氣脫硫技術(shù)迅猛發(fā)展。 根據(jù)美國電力研究院的統(tǒng)計，大約有3 0 0 種不同流程的f g d 工藝進(jìn)行了 遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 小試或工業(yè)性實(shí)驗(yàn)，但是最終被證實(shí)在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理并且是可 承擔(dān)的，目前在燃煤電廠得到應(yīng)用的成熟技術(shù)僅有十多種“”。 燃燒后煙氣脫硫技術(shù)按照脫硫過程是否加水以及脫硫產(chǎn)物的干濕狀 態(tài)，可分為濕法、干法、半干法三種。這三種技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已發(fā)展多年， 代表這三種工藝的主要有石灰石石灰一石膏濕法工藝，噴霧干燥脫硫工 藝。爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫工藝和循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝 ( c i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e df l u eg a sd e s u l p h u “z a t i o n ，簡稱c f b f g d ) 。其 中濕法煙氣脫硫技術(shù)是一種最成熟的脫硫工藝，其脫硫效率高，但占地面 積大，而且其初投資高約占電廠建設(shè)費(fèi)用的1 0 2 0 、耗水量大；干法煙 氣脫硫工藝雖然投資和運(yùn)行費(fèi)用低，但其脫硫效率低，已經(jīng)不能滿足我國 對二氧化硫控制的環(huán)境指標(biāo)要求；顯然，以我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力以及各方面因素 考慮，循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)是適合我國國情的脫硫技術(shù)”t t 。 1 4 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)的概況 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)最先是由德國魯奇( l u r g i ) 公司開發(fā)的一種 以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)“1 ，以高速氣體與所攜帶的稠密懸浮顆粒充分接 觸，通過脫硫劑的多次循環(huán)使用，延長脫硫劑與煙氣的接觸時間，大大提 高了脫硫劑的利用率。在較低的鈣硫比下取得較高的脫硫效率。而且它兼 有干法和濕法的優(yōu)點(diǎn)，如干法工藝流程簡單、占地少、投資小以及副產(chǎn)品 可以綜合利用不易造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)；如在很低的鈣硫比( c a s = 1 2 1 5 ) 時達(dá)到濕法工藝的脫硫效率( 9 3 一9 7 以上) “”“3 。 隨著脫硫市場不斷擴(kuò)大，這種工藝也己經(jīng)引起人們越來越多的關(guān)注， 德國的w u l f f 公司、丹麥的f l s 公司、瑞典的a b b 公司以及日本的日立 公司都進(jìn)行了循環(huán)流化床煙氣脫硫的應(yīng)用開發(fā)研究。目前已達(dá)到工業(yè)化應(yīng) 用的有l(wèi) u r g i b i s c h o f f 公司的煙氣脫硫技術(shù)；w u l f f 公司的r c f b 煙氣脫硫 技術(shù)：f l s 公司的煙氣脫硫g s a 技術(shù)。循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝流程圖見 圖卜1 1 。 循環(huán)流化床煙氣脫離裝置中有一個重要的部件就是旋風(fēng)分離器，分離 器運(yùn)行參數(shù)和分離效率直接影響到流化床煙氣脫離裝置的脫硫效率。在裝 置中分離器起到了至關(guān)重要的作用，在整個裝置中也具有舉足輕重的地 位。 6 遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 圖卜l 循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝流程圖 f i g 1 - 1t h ep r o c e s sc h a r to ff l u eg a sd e s u l p h u r i z a “o no fc i r c u l a t i n gf l u i d i z e db e d 1 5 脫硫裝置中的分離器概述n 2 。2 在循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置中，氣固分離器的作用是將大量的固體顆 粒從煙氣中分離出來，送回提升管內(nèi)，以維持流化床的快速流態(tài)化狀態(tài)， 保證脫硫劑在提升管內(nèi)多次循環(huán)，有效的增加反應(yīng)時間，從而達(dá)到理想的 脫硫效率。同時可以保持提升管內(nèi)的顆粒濃度，以確保加入的脫硫劑可以 與煙氣中的灰分、二氧化硫等強(qiáng)烈混合，從而迅速反應(yīng)，提高脫硫效率。 分離器在循環(huán)流化床煙氣脫硫裝置中是一個重要的部件。 氣固分離器的種類很多，但從分離原理上來看總的來說可以分為慣性 分離器和旋風(fēng)分離器兩大類。 慣性分離器是利用氣流急速轉(zhuǎn)向或沖擊在擋板上后再急速轉(zhuǎn)向，使顆 粒由于慣性作用而脫離氣流的氣固分離裝置，相對于旋風(fēng)分離器來說它的 結(jié)構(gòu)更為簡單，布置方便，啟動快，維修方便，運(yùn)行費(fèi)用低，因此廣泛地 應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐中，主要包括u 型管分離器、槽形分離器、百葉窗 分離器等。但是相對于旋風(fēng)分離器來說分離效率低，特別對粒徑低于 1 0 0 刪的小顆粒難以從氣流中分離出來。 雖然在早期的沸騰床中有單獨(dú)使用慣性分離器作為氣固分離機(jī)構(gòu)的例 子但由于其分離效率較低，難以滿足氣固分離的要求，目前一般很少單獨(dú) 在循環(huán)流化床中使用，而是作為兩級分離的第一級布置在出口，主要對煙 遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 氣中的粗顆粒進(jìn)行分離，而旋風(fēng)分離器則作為主要的細(xì)顆粒分離機(jī)構(gòu)，大 量地應(yīng)用在循環(huán)流化床脫硫裝置中，因此下面主要針對旋風(fēng)分離器進(jìn)行討 論。 旋風(fēng)分離器是利用氣流繞中心筒流動所產(chǎn)生的離心力，將顆粒從氣流 中分離出來的氣固分離裝置。由于它沒有轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，效率高， 運(yùn)行性能穩(wěn)定，維護(hù)方便，被廣泛應(yīng)用于各種氣固分離場合。 旋風(fēng)分離器自1 8 8 6 年摩爾斯( m o r s e ) 申請專利投入使用到今天，在 工業(yè)上的應(yīng)用已有百余年的歷史“7 一a o l 。旋風(fēng)分離器的分類方法很多，根 據(jù)外形的不同可以分為圓形分離器和方形( 或異形) 分離器：根據(jù)工作溫度 的不同可分為高溫分離器、中溫分離器和低溫分離器；根據(jù)氣流進(jìn)口形式 的不同可分為切向入口分離器和軸向入口分離器；根據(jù)外殼是否冷卻可分 為絕熱型分離器和水( 汽) 冷式分離器；根據(jù)排氣方式的不同可分為上排氣 分離器、下排氣分離器和側(cè)排氣分離器( 臥式分離器) 。常規(guī)旋風(fēng)分離器的 結(jié)構(gòu)如圖卜2 所示，一般都是由進(jìn)氣管、排氣筒、排灰筒、圓筒體、和圓 錐體等幾個部分組成。各部分的結(jié)構(gòu)又有所不同，但分離原理是一樣的， 只是在性能上有些差異，以適應(yīng)各種不同 的用途。童生 1 6 旋風(fēng)分離器的研究進(jìn)展以及發(fā) 展趨勢 旋風(fēng)分離器在投入使用的前半個世 紀(jì)，人們只是處于經(jīng)驗(yàn)的使用階段，從未 對其機(jī)理和性能等進(jìn)行分析研究。自1 9 2 8 年波羅克( p r o c k a c t ) 第一次對旋風(fēng)分離 器進(jìn)行了測定以后人們才開始對旋風(fēng)分 離器進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)和理論分析。 許宏慶”“在1 9 8 4 年報告中利用激光多 普勒測速儀進(jìn)行的流場測定，結(jié)果表明旋 風(fēng)分離器的幾何中心于旋轉(zhuǎn)氣流的物理中 心是不一致的。 圖卜2 旋風(fēng)分離器簡圖 f i g 1 - 2t h ed i a g r a mo fc y c l o n e s e g r e g a t o r 遼寧科技大學(xué)碩士論文第1 章緒論 周力行等人“2 1 于1 9 9 0 年報告了利用激光多普勒測速儀和三孔探針進(jìn) 行的旋風(fēng)分離器內(nèi)速度場和壓力場的測量結(jié)果：在上行流區(qū)的最大軸向速 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在下行流區(qū)的最大軸向速度值；靠近軸線的區(qū)域壓力很低；在 強(qiáng)旋情況下軸向速度在近軸區(qū)可能出現(xiàn)倒流，因而在z - r 平面內(nèi)形成雙循環(huán) 流動區(qū)域也就是軸向速度呈s 形分布切向速度分兩部分近軸核心區(qū)的強(qiáng)制 渦及外部的自由渦除靠近錐體底部外切向速度最大值的半徑位置與高度 無關(guān)這是流體角動量守恒的結(jié)果。 t s u j i 根據(jù)碰撞原理給出了顆粒與壁面碰撞過程的計算公式，他在模擬 過程中引入了一個虛擬碰撞壁面，與真實(shí)壁面之間有一夾角口，顆粒與真實(shí) 壁面碰撞角度為玎，根據(jù)口與叩的關(guān)系計算顆粒碰撞后的速度，這一方法至 今還在廣泛應(yīng)用”“”1 。 s o m m e r f e l d “”在t s u j i 模型的基礎(chǔ)上，引入了一個隨機(jī)分布函數(shù)一高 斯分布函數(shù)做為壁面粗糙度對顆粒運(yùn)動的影響，計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合較 好。 n g u y e n ，f l e t c h e r “7 1 基于邊界層理論，分析了直徑較小的顆粒在弧形 壁面的運(yùn)動，他根據(jù)顆粒斯托克斯數(shù)( s t r o k e sn u m b e r ) 的大小，確定了固體 顆粒在邊界的碰撞反射規(guī)律，并與f l u e n t 軟件的計算結(jié)果進(jìn)行比較。 分離器的研究己日漸成熟，國內(nèi)外的研究學(xué)者已經(jīng)逐步從分離器的原 理研究深入到分離器內(nèi)部的流場分析，而分離器內(nèi)部流場的分布又直接影 響到分離器性能的好壞。根據(jù)國內(nèi)外分離器的研究發(fā)展?fàn)顩r，本人分析認(rèn) 為旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)將直接影響到分離器內(nèi)部氣固兩相 流的流場。這兩方面研究對于分離器的性能具有很高的研究價值。 1 7 本文研究目的與主要工作內(nèi)容 我國已經(jīng)加大對環(huán)境的治理力度以保證國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù) 人們的生存環(huán)境免遭破壞。而旋風(fēng)分離器作為循環(huán)流化床中的一個重要部 件具有很高的研究價值。旋風(fēng)分離器的分離效率及其他工作狀態(tài)都將直接 影響到循環(huán)流化床的脫硫效率和能源的利用率等，所以旋風(fēng)分離器的作用 是不容忽視的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，研究儀器的更新?lián)Q代，逐步 向分離器的內(nèi)部進(jìn)行研究，目前國內(nèi)外主要是針對分離器內(nèi)部流場進(jìn)行研 究。針對這一方向還有很多研究工作要做。分離器內(nèi)部流場的變化怎樣影 響分離器的性能以及分離效率。本文首先對旋風(fēng)分離器的工作機(jī)理做了進(jìn) 遼寧科技大學(xué)碩士論文 第1 章緒論 一步的研究，包括旋風(fēng)分離器的性能指標(biāo)、旋風(fēng)分離器的數(shù)值計算方法的 研究、旋風(fēng)分離器內(nèi)兩相流理論等?？偨Y(jié)前人研究的成果建立一套旋風(fēng)分 離器模型接著利用計算流體力學(xué)軟件進(jìn)行幾何模型的構(gòu)造和網(wǎng)格的劃分， 再利用軟件對所構(gòu)建的模型在不同工況下進(jìn)行數(shù)值模擬。希望通過模擬分 析為以后的試驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)提供一些有用的數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)，減少以后試驗(yàn)工 作量及指導(dǎo)旋風(fēng)分離器裝置的設(shè)計。 本文主要工作包括： ( 1 ) 對旋風(fēng)分離器內(nèi)部兩相流進(jìn)行模擬分析，驗(yàn)證流化床內(nèi)氣體流動 規(guī)律、壓力分布規(guī)律、組分分布規(guī)律。 ( 2 ) 模擬不同入口結(jié)構(gòu)對分離器內(nèi)部流動的影響，根據(jù)模擬計算進(jìn)行 結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇，得出合理的旋風(fēng)分離器的入口方式。 ( 3 ) 模擬多組排氣筒插入深度和不同簡徑對分離器性能的影響，根據(jù) 模擬計算進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇，得出優(yōu)化的旋風(fēng)分離器的排氣筒插入深度和 排氣筒筒徑。 ( 4 ) 模擬多組排灰筒筒徑對分離器分離性能的影響，根據(jù)模擬計算進(jìn) 行結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇，得出優(yōu)化的旋風(fēng)分離器排灰筒筒徑。 ( 5 ) 根據(jù)數(shù)值模擬對旋風(fēng)分離器內(nèi)不同速度、不同顆粒粒徑、不同入 口顆粒濃度等操作參數(shù)進(jìn)行計算，得出速度、顆粒粒徑、入口顆粒濃度對 分離器的分離效率的影響規(guī)律。 遼寧科技大學(xué)碩士論文第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 2 1 旋風(fēng)分離器的工作原理”8 m 9 1 2 1 1 旋風(fēng)分離過程 當(dāng)含塵氣流以一定的速度由進(jìn)氣管進(jìn)入旋風(fēng)分離器時，氣流將由直線 運(yùn)動變?yōu)閳A周運(yùn)動。旋風(fēng)氣流的絕大部分沿器壁自圓筒體呈螺旋形向下， 朝錐體流動，通常稱此為外旋氣流。含塵氣體在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生離心力， 將重度大于氣體的塵粒甩向器壁，部分塵粉由器壁反彈回主氣流形成夾 帶，大部分塵粒靠向下的重力沿壁面下落，進(jìn)入排狄筒。旋轉(zhuǎn)下降的外旋 氣流在到達(dá)錐體時，因圓錐形的收縮而向分離器中心靠攏。根據(jù)“旋轉(zhuǎn)矩” 不變原理，其離心力不斷提高。當(dāng)氣流到達(dá)錐體下端就某一位置時，即以 同樣的旋轉(zhuǎn)方向從旋風(fēng)分離器中部，由下反轉(zhuǎn)而上，繼續(xù)作螺旋形流動， 即內(nèi)旋流動。最后凈化氣經(jīng)排氣筒排放到分離器外，一部分未被捕集的塵 粒也由此逃逸。 自進(jìn)氣管流入的另一小部分氣體，則向旋風(fēng)分離器頂蓋流動，然后沿 排氣筒外側(cè)向下流動。當(dāng)?shù)竭_(dá)排氣筒下端時，即反轉(zhuǎn)向上隨上升的中心氣 流一同從排氣筒排出。分散在這一部分上旋氣流中的塵粒也隨同被帶走。 旋風(fēng)分離器的分離過程參見圖卜2 。 2 1 2 分離器工作原理 旋風(fēng)分離器內(nèi)固體顆粒的運(yùn)動受離心力的作用而被拋到分離器壁匠 上從而達(dá)到分離，此時顆粒的分離速度可從粒子所受到的離心力與回旋氣 流介質(zhì)對其產(chǎn)生的阻力相平衡而求得，此時，粒子所受到的離心力r 為： 昂：珊。一u z ( 2 - 1 ) r 式中：m 。一粒子質(zhì)量，單位是k g ； u 一回旋半徑為r 處的切線速度，單位為m s ； 遼寧科技大學(xué)碩士論文第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 r _ 一粒子的回轉(zhuǎn)半徑，單位為m 。 粒子所受的斯托克斯阻力為： 只23 庀t g 村，d p( 2 - 2 ) 由此可以求出粉塵粒子在離心力作用下的終端沉降速度，即： 詈p ，等= 3 掣以 ( 2 3 ) 故 甜，：了d - ；p p u 2 ：f 。一u 2 ( 2 - 4 ) 虬2 面了卻，了 由式( 2 4 ) 可知，在離心式除塵設(shè)備中懸浮粒子的終端沉降速度與粒子 直徑的平方成正比。 2 2 旋風(fēng)分離器氣固分離機(jī)理及分離效率計算9 1 基于旋風(fēng)分離器內(nèi)的氣流及顆粒運(yùn)動十分復(fù)雜，因此一些研究者對顆 粒的分離捕集機(jī)理作出一些假設(shè)，從而形成各種不同的分離機(jī)理模型。典 型的有轉(zhuǎn)圈理論模型、平衡軌道理論模型、邊界層分離理論模型等。 2 2 1 轉(zhuǎn)圈理論模型 轉(zhuǎn)圈理論是由類比平流重力沉降室的沉降原理發(fā)展起來的。顆粒受離 心力作用，沉降到旋風(fēng)分離器壁面所需要的時間和顆粒在分離區(qū)間氣體停 留時間相平衡。從而計算塵粒完全被分離的最小極限粒徑以。，即凡粒徑 等于或大于d 。的顆粒均能1 0 0 地被分離下來。 r o s i n 、r a m m l e r 和i n t e r m a n 曾將進(jìn)入旋風(fēng)分離器內(nèi)氣流假定為等速 流( 速度分布指數(shù)n = 0 ) ，即氣體嚴(yán)格地按照螺旋途徑，始終保持與進(jìn)入時 相同的速度流動。而顆粒隨氣體以恒定的切向速度( 與位置變化無關(guān)) ，由 內(nèi)向外克服氣流對它的阻力，穿過整個氣流寬度三。，最后達(dá)到分離器壁面 而被分離。這里既不考慮顆粒間的相互影響，又忽略邊界層的效應(yīng)。 氣體從進(jìn)口到錐體流經(jīng)的距離2 ，r r n c ，則其停留時間為： f = 2 7 r r 虬u ( 2 - 5 ) 其中，矗氣體的平均旋轉(zhuǎn)半徑( m ) ，其計算式為： 1 2 遼寧科技大學(xué)碩士論文第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 頁= 孚+ = 華 ( 2 _ 6 ) 式中：r 一旋風(fēng)分離器筒體半徑( m ) ； c 一旋風(fēng)分離器排氣筒半徑( 1 1 1 ) ； m 一氣體的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)； u 一切向速度( 這里假設(shè)與氣體進(jìn)口速度“，相等) ( m s ) 。 根據(jù)顆粒的離心力場中自由沉降時間和氣體停留時間導(dǎo)出： 一lw 2 z c r n c ( 2 - 7 ) 甜fu 式中：“，是顆粒在s t o k e s 定律范圍內(nèi)的離心速度，即離心力場的沉降速度， 生簍竺二型( 2 - 8 ) r 1 8 1 將此式代入式( 2 7 ) ，即可求得完全被分離的顆粒最小極限粒徑 2溉，rncui(,opqj旒x(pp n c 堋一分 、j一& ) 。1 jb ) 坼 1 4 d 一氣流總寬度( 等于進(jìn)口寬度) ( m ) l e 和s h e p h e r d 假設(shè)速度分布指數(shù)n = 0 5 ，于是 9 j u d e 1 2 n n c u ；( 島一p g ) 一旋風(fēng)分離器排風(fēng)管直徑( m ) 。 假設(shè)理想流體n = 一0 5 ，則 ，f( r k ) v 鞏( 砟一島) 理想流體n = 1 0 ，則 ：，i 9 u d e r - r ： ：r i v c u 八炸一g ，4 r 上述分離機(jī)理可以推導(dǎo)出粉塵的分級效率為： 1 ：1 一! 望! 生二堡! 蘭堅：二芏! ! 簍 7 1 吖q r 2 p a 2 h 2 ( r z ) 對于 以 根據(jù) 叩( 吒 ( 2 9 ) ( 2 1 0 ) ( 2 一1 1 ) ( 2 1 2 ) ( 2 1 3 ) 轉(zhuǎn)圈理論往往和實(shí)際情況有一定差異，這是由于 ( 1 ) 該理論只考慮離心力對顆粒的作用，而忽略了向心流對顆粒的 阻力。 遼寧科技大學(xué)碩士論文第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 ( 2 ) 顆粒分離只認(rèn)為是在圓柱段進(jìn)行，而實(shí)際氣體旋轉(zhuǎn)將延伸到近 錐頂。圓錐長度對粉塵分離也有一定的作用。 ( 3 ) r o s i n 假設(shè)在半自由旋流區(qū)為等速流，即n = 0 。但實(shí)際n o ，且 氣體在旋風(fēng)分離器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)札也是較難測定的。 2 2 2 平衡軌道理論( 稱篩分理論) 一定直徑d 。的顆粒，因旋轉(zhuǎn)氣流而產(chǎn)生的離心力 將會在平衡軌道上 與向心氣流對它作用的s t o k e s 阻力廠，而達(dá)到平衡，而平衡軌道往往看作 是排氣管下端由最大切向速度的各點(diǎn)連接起來的一個假想圓筒( 參見圖 2 - 1 ) 。這種處于平衡狀態(tài)的顆粒，由于種種原因，平衡將隨時都會遭到 破壞。有時離心力大于阻力，有時則阻力大于離心力。兩者出現(xiàn)的幾率是 相等的。因此，在假想圓筒上的顆粒具有5 0 的分離效率，工程應(yīng)用中， 常把此顆粒直徑，稱為切割粒徑d 。，作用于直徑d 。顆粒上的離心力 石= 詈( 砟一島) 等，阻力 根據(jù)層流 狀態(tài)下s t o k e s 定律計算。 = 3 掣v r 2 d p ， 當(dāng)石= 厶時，平衡顆粒有5 0 的分理 效率，則 d m 2 一瓦1 8 i a v r 2 r 兩2 ( 2 - 1 4 ) 式中： 一假想圓筒半徑( m ) ； v 一半徑，2 處徑向速度( m s ) 5 “。一半徑r 2 處切向速度( m s ) 。 2 2 3 邊界層分離理論 ，l 圖2 - 1 平衡軌道理論 f i g 2 - 1t h e o r yo fe q u i l i b r i u mo r b i t 平衡軌道理論沒有考慮湍流擴(kuò)散等影響，而這種影響對于細(xì)顆粒是不 容忽視的。1 9 7 2 年d l e i t h 及w l i c h t 推出了橫向滲混模型，認(rèn)為在分離 器的任一橫截面上，顆粒濃度的分布是均勻的，但在近壁處的邊界層內(nèi)， 遼寧科技大學(xué)碩士論文第2 章旋風(fēng)分離器的機(jī)理研究及模型選擇 是層流流動，只要顆粒在離心效應(yīng)下浮游進(jìn)入此邊界層內(nèi)。就可以被捕集 分離下來，這就是邊界層分離理論。根據(jù)這一理論，可得邊界層分離理論 的粒徑效率公式為 叩1 = 1 一e x p 一0 6 9 3 拳) 而 - 1 - e x p 一a ( s t k ) y 】 ( 2 - 1 5 ) c 1 c 5 0 式中：n 一外旋流速指數(shù)； 叱。_ 3 ( 0 3 4 6 5 廣1 麗彘】_ 世，、世。分別為與結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)的常數(shù)； 上1 a = 2 1 1 0 ( 1 + n ) k r k p “；m = 可見，主要包含操作參數(shù)的s t o k e s 準(zhǔn)則數(shù)十分重要，此值越大，分離 效率越高，另外，分離器幾何尺寸的影響都集中反映在k p 世。兩個參數(shù) 中，前者表示分離器的高徑比、排氣管尺寸等，后者反映入口尺寸的影響， 合理地確定分離器主要尺寸就可求得所需的效率。由于k p 髟都是無因 次尺寸的函數(shù)，所以對于幾何相似的分離器，只要其s t o k e s 值一樣，就應(yīng) 有相近的分