goodwell 发表于 2020-3-9 15:19:19

三次风压力比分解炉出口压力高说明什么?

之前在一个企业检测发现了这个现象,三次风压力(挡板下游,靠近分解炉处,南京院分解炉)的静压力1000 Pa左右,而分解炉出口只有660 Pa左右。理论上来看,三次风进入分解炉之后还要继续向下游移动,分解炉出口压力更靠近高温风机,为什么其压力(均指绝对值)还比三次风要小?

答案是测点的位置,我们所测三次风位置是在靠近挡板下游的上部,离挡板太近。可以想象的是,当三次风经过挡板后,在下部速度很高,而在上部则会形成回流区,速度很小。但是为什么其静压力会比在其它位置高呢?
带着这个疑问,我们对三次风管在不同挡板开度情况下进行简单的CFD模拟。模拟三个工况,分别为三次风挡板开度80%,50%和20%。模拟中简化了模型,假设挡板在正中间,结果如下。
(1)三次风挡板开度80%① 压力云图
② 压力矢量图。挡板上游:上部压力-367Pa,下部压力-885Pa;挡板下游:上部压力-1637Pa,下部-1290Pa。
(2)挡板开度50%① 压力云图② 压力矢量图。靠近挡板处上部压力2392Pa,下部压力1560Pa;挡板下游:上部压力-2050Pa,下部-384Pa。
(3)挡板开度80%① 压力云图② 压力矢量图。靠近挡板处上部压力25561Pa,下部压力22037Pa;挡板下游:上部压力-2628Pa,下部-867Pa。
结论:
(1)在三次风挡板后面确实形成了回流,而且在所有三种情况下压力分布的情况都基本一致:在三次风挡板上游,也就是靠近窑头的位置,上部压力比下部压力大(无论是正还是负)。在下游呈现相反的规律,由于下游压力均为负值,上部压力绝对值都比下部大。
(2)产生以上现象的原因可以用11月12日的公众号予以解释,即在挡板上游,上部的风聚集而不能通过,空气分子相对更多所以其压力较下部更大(不考虑绝对值);在挡板下游,上部缺少空气分子,所以其压力更小,即真空度更大,绝对值更大。这与现场检测结果是一致的。
(3)随着挡板开度的增加,扩过三次风挡板的阻力损失显然更大,如开度80%阻力损失只有约400Pa;开度为50%时阻力损失为1800Pa;开度为20%时,阻力损失为约23kPa。(上述数值与实际情况不符合,因为模拟边界条件采用的是速度入口,实际情况是当挡板开度变化时三次风速度是在变化的)
(4)随着挡板开度的增加,三次风挡板的下游回流区不断扩大,当开度只有20%时,回流区甚至扩展到分解炉出口附近,引起上部压力与下部压力绝对值的差值相对缩小。可以预见的是,回流区过大会引起分解炉内的烟气回流到三次风管。(如部分厂家三次风管O2浓度只有18%左右,可能与此有关)
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