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图1 变径的结构示意图
变径入口处的导流叶片采用“强制导流”的策略,叶片向四周导向,不同的角度引导气流往不同的方向运动,进而改变下游断面的气流均匀性。图2是导流板角度设计原理图。图中a为第一个导流叶片底部与边壁的距离,A为脱硫塔出口的直径,b为第一导流叶片顶部假想一直延长到湿式电除尘器入口位置时与边壁的距离,B为湿式电除尘器入口的直径。根据a/A=b/B来设计计算第一导流叶片的倾斜角度,这样脱硫塔出口的导流面积和湿式电除尘器入口的投影面积比例一定,从而保证导流板能够将底部出口气量均衡的导入到上游入口断面,使上游湿式电除尘器入口界面的进气流速均匀;对于多组导流叶片,采用与第一导流叶片相同的计算方式,计算相应导流叶片的倾斜角度。
导流叶片在脱硫塔出口的直径方向上,考虑到在变径内气流的流动特性——中间流速快、四周流速低,因此在中心区域采用较小间距,在外周区域采用较大间距;导流板顺气流方向的高度大概为变径高度的20%~30%,为1米,保证气流的导向;导流板采用卡槽的方式安装,卡槽带有一定的角度,这种安装方法简便,且能保证安装精度;导流板上加筋防止变形;整流格栅板将带角度运动的气流进一步引导成为垂直运动的气流,使气流能够均匀稳定的进入到湿式电除尘器内部,开孔率为40%;运行环境为酸性,因此,还要对该套气流均布装置涂玻璃鳞片进行防腐。
图2 “强制导流”的设计示意图
图3 变径处气流分布方案主视图
图4变径处气流分布方案俯视图
3 数值模拟分析
3.1 模型建立
流场数值模拟包含脱硫塔、变径、湿式电除尘器、出口烟道,不考虑支撑等部件。与实物按照1:1的比例进行建模。建立模型如下图5.
图5 三维模型图
3.2 计算方法
烟气按照不可压缩流体设定;假设入口处烟气速度分布均匀,速度方向垂直于入口处平面;假设导流板的厚度为零;阳极管压降都采用多孔介质进行模拟;采用非结构网格。
表1 烟气参数表
表2 湿电除尘器装置尺寸表
3.3 结果分析
图6 中心截面速度流线图
图7 湿式电除尘器入口断面速度云图
图6是中心截面速度的流线图,图7是锅炉BMCR工况下阳极管入口上游0.5米处测试面速度云图,可以看出:测试面整体上速度基本分布均匀,经过计算得出:该断面速度分布的相对标准偏差系数为14.5%,小于15%的设计要求。经计算湿电除尘器烟道入口面至出口面的系统压力损失数值为121Pa
4 实际运行效果
图8 电厂实际安装图
胜利发电厂#4 机组湿式电除尘器投运至今运行稳定,效果良好,粉尘排放浓度稳定在3mg/Nm3以内,满足超低排放5mg/Nm3要求。下图是运行时的参数。
5 结 论
1)在变径气流分布设计中,“强制导流”的设计方法可行,但是需注意导流板的高度,过低则无法起到导流的目的,过高则浪费材料、增加载荷;在本方案中取1m左右,并设加强筋。
2)数值模拟的方法可直观的看出气流运动轨迹,指导方案设计;
3)实际运行结果表明该气流分布装置设计方法合理、可靠。
参考文献:
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