旋转式气固分离器分离性能的试验研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文旋转式气固分离器分离性能的试验研究摘要旋转式气固分离器是一种利用离心力和碰撞作用对粉体物料按颗粒粒径大小进行分选的设备，目前已广泛应用于煤粉、水泥、食品及制药等行业。旋转式煤粉分离器是燃煤电厂制粉系统的重要辅机，旋转式分离器的分离性能直接影响到制粉系统的出力及运行经济性。因此，有必要对旋转式气固分离器分离性能进行深入研究。本文设计了两种不同结构的旋转式气固分离器，即叶轮式旋转分离器和组合式旋转分离器，并建立了与之配套的试验系统。通过流场特性试验和分离特性试验，研究了两种分离器的分离性能。在此基

2、础上，获得了结构设计和运行参数对旋转分离器分离性能的影响规律，分析了分离器内部气固分离机理。在流场特性试验中，自主设计了一部与颗粒图像测速（PIV）技术相结合的同步装置，测量了分离器内部叶轮分离区及相邻旋转叶片通道中的气相流场。试验结果表明，叶轮式旋转分离器相邻两叶片之间或近外环通道处以及组合式旋转分离器相邻两个静叶片之间均存在漩涡流。漩涡中心位置和旋流强度与叶轮转速、气流速率及测量面轴向位置有关。叶轮转速变化时，旋转叶片通道中气流漩涡中心位置作规律性移动，导致通过通道的气流量随叶轮转速增大呈现先减小后增大的趋势。组合式旋

3、转分离器动叶片通道中不存在漩涡流，但叶轮转速变化会影响通道中气流运动方向，使得通过动叶片通道的气流量随叶轮转速增大而单调下降。分离性能以给定叶轮转速和给料浓度的分离效率和切割粒径表征。结果表明，叶轮式旋转分离器总分离效率随叶轮转速的增大先减小后增大，最低值约为35.5%。组合式旋转分离器总分离效率随叶轮转速的增大单调下I太原理工大学硕士研究生学位论文降，最低值为43.8%。两种分离器总分离效率的变化规律均与通过叶片通道的气流量的变化规律一致，同时与各自切割粒径的变化规律一致。旋转分离器总分离效率降低时，切割粒径减小。总分离

4、效率和切割粒径随给料浓度的增加而降低，当给料浓度达到某一值后，总分离效率和切割粒径随给料浓度的继续增加略微增大或几乎不变。切割粒径的最小值分别为30.6μm和53.7μm。两种旋转分离器的分级分离效率随叶轮转速增大都呈现非单调变化趋势，而随给料浓度的增大单调变化。分级分离效率的试验结果表明，旋转分离器在不同给料浓度下，最佳分离效果所对应的叶轮转速不同。因此，在工业应用时，可以预先标定旋转分离器不同给料浓度下对应的最佳叶轮转速值，作为实际运行中参数调节的参考。在试验工况下，旋转分离器流场测量结果能很好地解释分离性能变化。研究

5、获得的旋转分离器的分离特性对分离器的运行具有一定指导意义，旋转分离器内流场测量结果及分离机理分析可以为进一步优化分离器结构提供依据。关键词：旋转分离器，分离效率，PIV，动叶片，流场测量II太原理工大学硕士研究生学位论文EXPERIMENTALSTUDYONGAS-SOLIDSEPARATIONCHARACTERISTICSOFROTARYAIRCLASSIFIERSABSTRACTRotaryairclassifiersareakindofseparatorswhichseparateparticleswithsuita

6、bleparticlesizeawayfrompowdermaterialusingcentrifugalforceandcollisioneffect.Untilnow,rotaryairclassifiershavebeenwidelyusedincoal,cement,foodandpharmaceuticalindustries.Rotarypulverizedcoalclassifiersareimportantauxiliaryequipmentsofcoalpulverizingsystemsinpowerp

7、lants,theclassificationperformanceofrotaryairclassifiersdirectlyaffectstheoutputandeconomicoperationofthecoalpulverizingsystem.Therefore,thestudyonrotaryairclassifierclassificationperformanceisnecessary.Thisthesisdesignedtworotaryairclassifierswithdifferentstructu

8、re(RigsIandII),andbuiltatestsystemtostudytherespectiveseparationperformancesofthesetworotaryclassifiers.Experimentsfoundtheinfluencesofthestructureandop