不同入射角對(duì)無(wú)縫化彎頭的沖蝕情況及沖蝕磨損影響

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由于入射角會(huì)影響氣固兩相流的沖蝕磨損情況，利用仿真模擬氣固兩相流當(dāng)中的固體顆粒軌跡，對(duì)不同的入射角進(jìn)行沖蝕磨損分析。對(duì)試驗(yàn)管段的無(wú)縫化彎頭進(jìn)行單獨(dú)的仿真模擬，并進(jìn)行不同入射角度的沖蝕情況的仿真分析。碳鋼彎頭對(duì)不同角度的沖蝕磨損情況，同固體顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的對(duì)比。固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，同沖蝕磨損的最大位置相一致。碳鋼無(wú)縫彎頭當(dāng)入射角度偏向正方向時(shí)，固體顆粒先碰撞彎頭內(nèi)圓弧壁面，然后反射到外壁面上，彎頭的最大沖蝕部位出現(xiàn)在內(nèi)壁面上。
將不同入射角度的最大沖蝕率、平均沖蝕率進(jìn)行擬合如圖7所示，入射角度對(duì)氣固兩相流的沖蝕磨損影響比較明顯。當(dāng)角度向負(fù)方向偏移時(shí)，沖蝕率成向上突起的拋物線；當(dāng)角度向正方向偏移時(shí)，沖蝕率隨著角度逐漸增大，固體顆粒對(duì)材料的沖蝕隨著入射角度的增大而增大。在一15“附近時(shí)達(dá)到峰值，到+5“附近時(shí)達(dá)到最低，大于+5“沖蝕率隨角度的增加而增大，這與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果的擬合曲線吻合很好。因此，可以通過(guò)改變沖蝕的入射角度來(lái)減少?gòu)濐^的沖蝕磨損，這點(diǎn)對(duì)于工程應(yīng)用有較大的指導(dǎo)意義。
國(guó)標(biāo)中彎頭的曲率半徑一般為R=1.5D，R=2D，R-3D，在同樣條件的模型下研究曲率半徑對(duì)沖蝕磨損的影響分析。不同曲率半徑的沖蝕磨損同固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡。隨著彎頭曲率半徑的增加，碳鋼無(wú)縫化彎頭的沖蝕位置有所變化，顆粒在彎頭管壁的二次碰撞情況也隨之增加。
將不同曲率半徑時(shí)彎頭的沖蝕磨損率擬合。彎頭的最大沖蝕率在曲率半徑為2D時(shí)較小，當(dāng)曲率半徑大于3D時(shí)隨著曲率半徑的增大，彎頭的最大沖蝕率隨之減少。因此，根據(jù)彎頭的最大沖蝕部位來(lái)設(shè)計(jì)彎頭的曲率半徑，可以減小彎頭的沖蝕磨損。由于彎頭的曲率半徑增大，彎頭管壁的面積增大，因此彎頭的平均沖蝕率隨著彎頭的曲率半徑的增加而減少。
彎頭在煤粉濃淡燃燒技術(shù)排放過(guò)程中良好的性能
煤粉濃淡燃燒技術(shù)在低負(fù)荷穩(wěn)燃、降低燃燒過(guò)程中氮氧化物的排放方面具有良好的性能，已成功應(yīng)用于大中型電廠鍋爐上。國(guó)產(chǎn)四角切圓燃燒鍋爐一次風(fēng)管一般采用水平布置，一次風(fēng)流經(jīng)爐前彎頭后進(jìn)入燃燒器。如采用左右濃淡燃燒技術(shù)，有兩個(gè)角的彎頭可實(shí)現(xiàn)煤粉濃淡的自然分離，但另兩個(gè)角無(wú)縫化碳鋼彎頭分離的濃淡方向與左右濃淡燃燒技術(shù)的要求，即濃煤粉氣流位于向火側(cè)，淡煤粉氣流位于背火側(cè)的原則相悖。這兩個(gè)角就需要采用濃淡分離器將碳鋼彎頭外側(cè)的濃煤粉流導(dǎo)向到彎頭內(nèi)側(cè)。同時(shí)由于濃淡分離器有一定的阻力，為考慮各輸粉管道阻力均衡，以及煤粉濃度的可調(diào)節(jié)，往往也要求在具有自然分離能力的彎頭后也裝設(shè)濃淡分離器。
幾種濃淡分離器分離效果的試驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果，但這些結(jié)果都是在分離器入口氣流和煤粉濃度分布均勻的情況下獲得的，只能反映布置在彎頭后較長(zhǎng)直管段后的濃淡分離器的工作特性，但由于現(xiàn)場(chǎng)空間的限制，濃淡分離器進(jìn)口與彎頭出口之間的距離較短，碳鋼無(wú)縫彎頭出口存在煤粉空氣混合物速度和煤粉濃度分布的不均勻，這必然會(huì)對(duì)濃淡分離器的工作特性造成一定影響。
浙江大學(xué)開(kāi)發(fā)的撞擊式可調(diào)濃度煤粉濃淡燃燒技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低阻力、濃淡分離比高等優(yōu)點(diǎn)，并應(yīng)用于多臺(tái)電廠鍋爐的低負(fù)荷穩(wěn)燃、防結(jié)渣和降低NO、的改造工作，取得良好效果。本文采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，對(duì)一次風(fēng)管彎頭結(jié)構(gòu)和布置形式對(duì)煤粉濃淡分離器的分離效果、濃淡側(cè)速度分布不均的影響進(jìn)行分析，同時(shí)提出了具有前置彎頭的濃淡分離器獲得高分離效果及濃淡側(cè)速度均衡的途徑，為濃淡分離器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供參考。
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