表 1 湿烟气物理特征
项
目
固体粒子
气
态
水
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