Нумеричка симулација и анализа тродимензионалног двофазног струјања гаса и чврсте фазе у сепаратору угљеног праха

Abstract

Циљ овог истраживања је развој диференцијалног модела тродимензионалног двофазног струјања гаса и угљеног праха и сепарација крупнијих честица угља, од задате, у сепараторима постројења за припрему угљеног праха. Финоћа угљеног праха је дефинисана гранулометријском карактеристиком (остатак на ситу x R ), која подлијеже RRS (Rozin-Ramler-Sperling) расподјели. Резултати овог истраживања су допринос бољем разумијевању процеса који се дешавају у сепараторима угљеног праха и побољшавање оптимизације сагоријевања угљеног праха у ложиштима генератора паре, односно постизање бољег искоришћења горива (стабилније сагоријевање и већи степен корисног дјеловања). Истраживање је обављено угљеном мељавом вентилаторских млинова на инерцијалном сепаратору угљеног праха. Као гориво је коришћен лигнит. За рјешавање математичког модела коришћена је нумеричка метода контролних запремина. Верификација модела и примијењене нумеричке методе, извршена је поређењем са резултатима испитивања на реалном постројењу. Нагласак је на тродимензионалности, сложености геометрије и проблематици двофазног турбулентног тока. Модел се заснива на Ојлер-Лагранжеовом приступу двофазном струјању, k  моделу турбулентне гасне фазе, стохастичком моделу дисперзије чврстих честица и PSI-CELL поступку којим се узима у обзир узајамно дејство фаза. Приказани су резултати нумеричке симулације струјања двофазне смјеше гаса и чврстих честица угљеног праха (аеросмјеше) кроз инерцијални млински сепаратор. Резултати су приказани у облику: векторског и скаларног поља брзине, трајекторија гасне фазе и трајекторија честица чврсте фазе (по класама, односно II величини честица) и дистрибуција честица у излазном пресјеку зависно од положаја...

The basic goal of presented investigation is development partial differential three dimensional model of two-phase gas flow and pulverized coal as well as separation of rough coal particles into the separation facilities for pulverized coal preparation. The finest of pulverized coal is defined by granulation curve (residual on screen R); that is aligned to RRS (Rozin-Ramler-Sperling) distribution. The investigation results are contribution to the better understanding of processes occurring into the separation facilities for pulverized coal preparation, optimization of pulverized coal combustion into the furnaces of steam generator, e.g. better usefulness of coal (better combustion stability and greater combustion efficiency). The investigation has been preformed by pulverized coal obtained into ventilator mils on inertial separator. The coal was lignite. For numerical solution of developed model, the finite volume numerical method has been used. The verification of developed model and used numerical method has been performed by experimental data obtained on actual separation facility. It has been emphasized on the three dimensionality, actual complexity of separator geometry and two-phase turbulence flow. The model is based on Eulerian-Lagrangian approach for two-phase flow, k  turbulence model for gas phase, stochastic model of solid particles dispersion, and PSI-CELL method for interphone coupling of phase’s interaction. The results of numerical simulation of two-phase gas flow and pulverized coal particles into inertial separator are presented. The results are presented in the forms of: vector and scalar velocity fields, gas trajectories, coal particle trajectories (by size/diameter class) and coal particle size distribution in outlet plane of separator, depending on position of regulation plates into the separator. Additionally, relation of pulverized coal particle class in outlet plane and circulation number has been presented by diagrams, quantifying influence of opaque angle of regulation plates. All results are presented for the nominal load and 10 % reduced mass flow rate of gas phase. Quantitative results are presented by tables...