排粉风机内部气固两相流动特性研究李建锋1,吕俊复2,张海2,刘青2,岳光溪2(1.中国电力企业联合会科技服务中心,北京100038;2.清华大学,北京100084)摘要:采用通用计算流体力学软件Fluent对某9-26型风机内部气固两相流进行了三维数值模拟,模拟结果显示了风机出口固相浓度的不均匀性,与实验测量结果一致。数值模拟表明,风机本身的离心力以及蜗壳内气流的夹带作用,导致固体颗粒向风机蜗壳的外侧面、后侧面聚集,该现象可以用于改善风机出口的颗粒分离。关键词:气固两相流;离心风机;数值模拟;计算流体力学中图分类号:TH432文献标识码:AResearchonCharacteristicofParticle2gasTwo2phaseFlowinsidetheCoal2powderExhausterLIJian2feng1,LVJun2fu2,ZHANGHai2,LIUQing2,YUEGuang2xi2(1.ScientificandTechnicalServiceCenter,ChinaElectricityCouncil,Beijing100038,China;Abstract:Theparticle2gastwo2phaseflowinthehigh2pressurecentrifugalblowerof9226typewassimulatedthreedimensionallywithcomputationalfluiddynamicsFluent.Theresultofthesimulationshowedtheinhomogeneityofparticleconcentrationatoutletoftheexhauster,whichagreeswellwiththemeasurementresults.Particlesenrichmentneartheoutsideandrearsideofthevolutecasingiscausedbythecentrifugalforceandtheflowentrainmentaccordingtothesimulationprediction.Thisphenomenacouldbeusedtoimprovetheparticlesseparationattheoutletoffan.1前言粉仓,细粉分离器的排气(乏气)以三次风的形式送入炉内燃烧,因三次风中含有10%～20%左右超细煤粉,将这些超细煤粉分离浓缩后作为再燃燃料送入炉内还原NOx,可实施燃料再燃[3。但由于这部分气体已经过细粉分离器的分离,所以,一般的分离器已经很难对其再进行分离。另一方面,在需要进行气固两相流分离的地方,人们考虑可以采用风机叶轮旋转过程中所产生的强大离心力来进行气固两相分离/除尘,例如,郭宏伟、潘海波等通过实验和数值模拟研究了风机的除尘效能[4、5]。因此,经过排粉风机叶轮高速旋转所产生的强大离心力来对三次风进行浓淡分离,以便把高浓度部分送入锅炉作为再燃燃料成为一个可以选在目前的NOx排放抑制技术中,燃料再燃技术是一项很有发展前景的方法。在再燃燃料的使用上,天然气因其本身不含氮、灰和硫[1],因此不会加重NOx的排放,也不会产生腐蚀性化合物且能比其它燃料产生更多的烃根,故被认为是最理想的再燃燃料。但鉴于煤是电力生产的主要一次能源,其中又以煤粉锅炉占绝对优势,显然,如果以煤粉作为再燃燃料,就可为实际煤粉锅炉应用再燃技术提供极为有利的条件,因此超细煤粉燃烧是近年来新兴的一种煤粉燃烧方式[2]。我国200MW及以下容量锅炉一般采用中间收稿日期:2007—04—29基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(20026309)2008年第36卷第02期流体机械23的浓度分布有所了解。此外,由于风机在现代工业中用途越来越广泛,其中相当一部分风机在运行过程中不可避免地要输送气固两相流体,这部分风机数量占整个风机数量的25%以上[6],例如在能源、化工以及环保等领域。因为有了固体颗粒,所以风机就要面临着磨损与积灰的问题:磨损会使得风机寿命减少,增加运行维护成本甚至引发事故;而积灰则会使得风机气动效能变差,降低风机效率,增大能耗,当灰尘中含有酸性或碱性物质时,风机叶轮本身所受的腐蚀就必须要有所考虑。一般而言,风机内部的气固两相流动特性对于风机本身的磨损与积灰有着很大关系[7,8]。对风机内部两相流特性的深入了解对于风机的防磨与防积灰是有很大帮助的。本文利用通用数值模拟软件Fluent对某9226型风机内部气固两相流动进行了数值模拟,研究出口边界条件均选定为压力边界条件,其中风机出口气流速度调整均匀,约为50m/s。固壁边界满足无滑移条件,近壁处应用壁面函数。对于固相颗粒,壁面采用无损失碰撞条件。计算结果与实验结果作了对比。实验结果是通过把风机出口均匀分成5个部分,然后利用高效布袋分离器对出口气流进行分离,通过测量气体流量与布袋增重来确定风机出口固相的浓度分布。实验过程中风机出口气流速度分布也调整为50m/s左右。实验用的玻璃珠密度为1800～2500kg/...