高温旋风分离分级效率的理论计算及其分析

１６化工机械２０００年

高温旋风分离分级效率的理论计算及其分析

刁永发＋沈恒根许晋源许世森

（西安交通大学）（国家电力公司热工研究院）

摘要旋风分离器是高温除尘技术中优先考虑的预除尘设备。以平衡尘粒模型以度相似理论原理分析为基础，给出了该分离器高温旋风分离的分级效率的计算方法，对反映其在高温状态下分离特性的参数分割粒径ｄ∞和分布指数ｍ进行了分析。以ｓｔａｉｎｍｎｄ高效旋风分离器为例，分级效率的理论计算结果与高温旋风分离的试验值进行了比较对照。

关键词旋风分离器高温除尘分割粒径分级效率平衡尘粒模型

符号说明

口。——平衡点位置直径．ｍ；

Ｄ，——旋风分离器简体直径，ｍ；

Ｄ２——旋风分离器芯管直径，ｍ；

Ｄ３——旋风分离器排灰口直径，ｍ；

Ｄ‘——高温下旋风分离器的简体直径，ｍ；

仔—一旋风器芯管截面到排灰口的距离，ｍ；

焉ｏ，岛２．岛３——旋风器无量纲结构参数；

ｒ——气体的热力学温度，Ｋ＇

％——旋风分离器的人口速度，“ｓ；

％Ｌ一高温下旋风分离器的人口速度，ｒｎ／ｓ；

卜旋风分离器锥体半角；

口——气体动力牯度，Ｐａ?ｓ；

口Ｌ一高温下气体的动力粘度，Ｐａ－ｓ；

ｐ，——粉尘的真密度，ｌ∥一；

户，Ｌ一高温下粉尘的真密度．ｋ∥矗。

整体煤气化联合循环（ＩＧｃｃ）和增压流化床联合循环（ＰＦＢｃ．ｃｃ）是目前公认的能较好解决燃煤发电的节能和环保两大难题的清洁煤发电技术。Ｉｃｃｃ和ＰＦＢｃ—ｃｃ中均有燃气轮机，燃气的净化程度是燃气轮机安全运行及延长寿命的关键，高温除尘是关系到ＩＧｃＣ和ＰＦＢｃ－ＣＣ能否过关的一项关键技术Ｌ１Ｊ，而且ⅢＧｃｃ和ＰＦＢＣ＿ＣＣ技术遇到高温腐蚀问题，高温除尘久攻不下，因此研究高温状态下的旋风除尘具有十分重要的意义。国内外高温旋风除尘的研究已有多年，旋风分离器具有结构简单、耐高温及运行费用低等优点，是高温除尘系统中值得推荐的预除尘设备，为了对其高温分离性能进行深人的研究，本文描述了高温状态下旋风分离器内各空间点分离能力的平衡尘粒，考虑三维涡汇升降流对尘粒的作用，进一步研究了高温对旋风分离器分离特性的影响。

１常温状态下旋风分离器的分割粒径

１．１常温状态下旋风分离器的平衡粒径

文献［２，３］描述了微细尘粒运动的状态方程，给出了常温状态下旋风分离器的平衡尘粒模型，根据该模型计算的旋风器的平衡粒径：如观ｓ：（彘门畿卜∥５

（１）式中蜀ｏ＝Ａｏ／研；

Ｊｒ艘２Ｄ２／Ｄ１；

岛３＝巩／Ｄ１；

ＫＨ＝Ｈ，ＤＩ；

Ｃ。＝Ｄ／Ｄ２０

１．２平衡粒径用于计算旋风分离器的分割粒径笔者认为，在含尘气流径向通过轴向流零界面时，在芯管直径以上的界面空问中，有５０％的尘粒直径为ｄ∞的粉尘穿过被排放，在芯管直径以下的界面空间中，有５０％的尘粒直径为ｄ＠的粉尘被阻留而被捕集，则有ｃ。＝１．０，因此旋风分离器的分割粒径表示为：

?刁永发，男，１９６９年１２月生，博士生。陕西省西安市，７ｌ００４９０　万方数据