Печей ванюкова специальность

Эффект расслоения высокотемпературного газового потока
внутри радиационной камеры промышленного котла-
утилизатора и технология повышения эффективности
улавливания тонкодисперсных фракций пыли в турбулентной
газовой струе.
Измерения профиля температуры внутри радиационной камеры
котла-утилизатора выявили значительный градиент температуры на
2/3 высоты, разделяющий зоны высокотемпературного газового
потока отходящего газа печи и область циркуляции сравнительно
холодного плотного газа. Такое расслоение газа
существенно снижает возможную эффективность утилизации тепла
и эффективность пылеочистки котла-утилизатора.
Предотвратить канализирование высокотемпературного
газового потока в верхней части радиационной камеры можно
подачей внутрь котла-утилизатора высокоскоростных струй газа
или пара. Захват части потока поперечной струей подаваемого газа
обеспечивает расширение потока высокотемпературного газа и
снижение его линейной скорости, что способствует лучшему
осаждению пыли.
9

---

Начальная скорость истечения струи u
o
и ее длина L задаются из
условия равенства динамических напоров высокотемпературного
газового потока и струи подаваемого газа:
(5)
где: - скорость потока обрабатываемого газа; - начальный
диаметр струи; -плотность потока высокотемпературного газа;
плотность пара в конечном сечении струи.
Длина струи рассчитывается с использованием эмпирической
модели изменения осевой скорости:
(6)
где: - скорость на оси в произвольном сечении струи;
безразмерная длина (в калибрах струи); - показатель степени
ослабления осевой скорости затопленной струи
Эффект коагуляции тонкодисперсной пыли в турбулентной
струе оценивался из кинетической модели столкновений, согласно
которой скорость коагуляции частиц пыли фракции определяется:
(7)
где: - концентрация частиц пыли в потоке отходящего газа
ПВП; - эффективные радиусы сталкивающихся частиц пыли;
- вектор относительной скорости сталкивающихся
частиц в струе. Поскольку время релаксации тонкодисперсных
фракций пыли мало, т.е. такая пыль «вморожена» в среду
относительная скорость столкновения частиц пыли разного размера
определяется из известных соотношений аэродинамического
торможения частиц более крупной фракции в среде. Значение
пульсационной составляющей скорости струи определяемое из
условия с внутренним масштабом турбулентности:
- составит 0,5м/сек при сек.
Для ламинарного газового потока в радиационной камере котла
фракционный коэффициент осаждения пыли определяется:
(8)
где: - степень осаждения частиц пыли диаметром D со
скоростью гравитационного оседания: ускорение
свободного падения; плотность частиц пыли; - вязкость
газового потока; - высота газового потока; - эффективная (по
длине радиационной камеры) скорость газового потока.
10

---

Распределение концентрации ц частиц пыли по длине потока от
входного окна радиационной камеры до выходного, где
(8)
Значения коэффициента пылеулавливания рассчитанные в
зависимости от объёма запылённого газа для реальных
концентраций пыли, показаны на Рис.1 в сравнении с результатами
испытаний на котлах-утилизаторах Alstrom ПВП Норильского ГМК.
Рис. 1 - Зависимость
коэффициента осаждения пыли
в котле «Alstrom» от объема
отходящих газов Q в опытно-
промышленных испытаниях: с
подачей струй пара (1), без
подачи пара (2) и по расчётам в
рамках ламинарной (3,4), и
турбулентной (5) моделей и с
учётом коагуляции (6).
Кривыми 3 и 4 показаны значения коэффициента пылеулавливания
рассчитанные в ламинарном приближении с учётом подачи
струй пара и без подачи пара - для исходных параметров газового
потока в радиационной камере котла-утилизатора
Здесь же (кривая 5) показаны результаты расчётов по
модели турбулентного переноса и суммарного пылеосадительного
эффекта с учетом коагуляции пыли (кривая 6).,
Таким образом, промышленные испытания подтвердили, что
подача струй пара в радиационную камеру котла-утилизатора
интенсифицирует пылеосаждение и адекватно описывается
ламинарной моделью, дополненной моделью коагуляции
тонкодисперсных фракций пыли в турбулентной струе.