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表 1  湿烟气物理特征

  目

固体粒子

  态

组 分

S iO

2

、A l

2

O

3

、Fe

2

O

3

C aO、C aSO

4

、M gO

O

2

、N

2

、SO

2

N O

x

、水蒸汽

水滴、雾

 

粒径 /Lm

15~ 45

-

> 20、~ 1. 0

[ 9]

真密度 / kg# m

- 3

2 100~ 4 000

1. 26 ~ 1. 3

1 000

质量浓度 /m g# m

- 3

98

[ 8]

    90

70

[ 8, 10]

固体粒子主要组分是 SiO

2

和 A l

2

O

3

, 约占灰分

的 87% , M gO 的含量很少。

净化处理后的烟气基本处于饱和状态, 水蒸汽

含量与烟温呈指数关系。烟温 80 e 和 50 e 时, 水
蒸汽质量浓度分别为 0. 275 kg /m

3

和 0. 09kg /m

3

, 而

50 e 烟气所携水分仅为 80e 时的 1 / 3。此外, 按一

般经验, 烟气中还有约 70m g /m

3

的夹带水。

2

  烟气旋涡中的粒子分离

GX - 01的典型结构见图 1。

图 1  G X - 01 典型结构

    烟气以一定的速度切向进入烟道形成旋涡, 其

中的粒子、

水滴、雾粒等受到离心力和径向流体力阻

力的作用。其力的平衡方程为:

3Pd

p

Lu

n

= Q

p

(

Pd

3
p

6

) (

u

2

t

R

)

( 1)

    式 ( 1)为旋涡中的粒子是否被 / 捕集 0的临界参

数关系。经简化和近似, 捕集效率的表达式为:

G

d

=

PN

e

Q

p

d

2
p

Q

9LHW

2

( 2)

式中 d

p

为粒子半径, m; L为烟气粘度, kg /m# s; u

n

u

t

分别为半径 R 处的径向和切向速度, m /s; N

e

为粒

子的旋转圈数; Q

p

Q为粒子和烟气的密度, kg /m

3

;

Q 为湿烟气体积流量, m

3

/ s; H 为烟气进口高度, m;

W 为烟气进口宽度, m。

由式 ( 2)可知, 在工况参数和 结构参数相同的

条件下, 捕集效率取决于 K = Q

p

#d

2
p

, 对于湿烟气, 固

体粒子的 K 值约是水滴、水蒸汽 K 值的 6. 25和 100
倍。这说明固体粒子容易高效捕集, 水蒸汽难以捕
集。图 2可以反应这一特征。

图 2  粒度与捕集效率关系

进口烟气速度是离心力大小的控制因素, 是捕

集效率的重要参数, 体现在式 ( 2)的烟气流量 Q 及
其结构参数的合理选择之中。选择不当, 就有可能
对固体粒子和水滴产生一定的捕集效率, 最终导致
洞壁的结垢和腐蚀。

3

  烟气旋涡中的压力分布

以自由涡为特征的外部流场, 压力随 r 的变化

见 ( 3)式。因切向速度随半径的减小而增加, 故压
强随半径 减小 而减 小。在 内外 旋涡 的界 面 ( r =

r

0

)上, P (R

0

) 达最小值。式中 P

A

可视 为大 气压

强, 密度 Q为常数。

p ( r ) = P

A

-

1
2

QU

2

t

( 3)

    对内部强迫旋涡流动:

P ( r ) = P (R

0

) +

1
2

Q( M

2
t

- M

2

m ax

)

( 4)

    其中 P (R

0

) 和 M

m ax

为内旋涡外边界的压力与速

度, 在确定的流动中为定值; M

t

为切向速度。

在内旋涡边界, r = R

0

, M

t

= M

m ax

, P = P (R

0

);

在内旋中心, r = 0, M

t

= 0, P = 0。

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2007年                

常熹钰等: 新型环保节能烟囱的技术特征和运行原理                 第 4期