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6、冷却风辅助雾化模拟
SNCR喷嘴在高温、高灰浓度和高烟速的水平烟道内工作,为延长其寿命,在喷嘴外围设计有冷却风管套,连接高压流化风源。运行时出口风速约243.6m/s(对应背压约为60kPa),该高速气流对喷雾液滴具有辅助雾化作用。图13列出了表中工况1与工况3下冷却风的辅助雾化模拟结果(喷射时间0.5s)
可见,高速冷却风的存在改变了液滴二次破碎的圆锥形雾化形状,雾化区域集中在冷却风正下游,在该区域内雾滴速度较大,将具有更大的贯穿距离,而在主体区域外,空气流速大幅降低,气液相相对作用减弱。
由于冷却风的环状结构,在喷嘴出口处形成了多处回流区(见图14),使得喷孔出口高速气流速度迅速减小,雾滴二次雾化主要依靠冷却风,这也是图13中不同工况在喷嘴下游相同位置处雾滴的速度较接近的原因。对比图15与图12(c)可见,冷却风的存在有效降低了雾滴的雾化粒径:将粒径大于20μm的雾滴深度破碎至10~20μm,大幅降低了雾滴的索特尔直径(对比表3与表4)。但冷却风的存在降低了对应的分布指数n,说明雾滴粒径分布范围变大,这与冷却风的环形结构有关,因为在圆形区域内部气流速度较小,对雾滴雾化效果没有外围明显。由于雾滴二次破碎主要依赖外围高速冷却气流,使得不同工况下的雾滴平均直径较为接近。
以上结果表明,高速冷却风的引入,不仅提高了雾滴二次雾化效果,也增加了雾滴的射程,若将其用于SNCR 脱硝,有利于实现还原剂与烟气的良好混合,从而收获理想的脱硝效果。
7、结论
本文对某款新型SNCR气力式雾化喷嘴的喷雾特性进行了冷态模拟研究,并观察了喷枪冷却风对雾滴的辅助雾化作用,得出以下结论:
1)对于喷嘴内两相混合破碎过程,喷嘴的结构设计使液相实现了良好的初次破碎,在气液相入口压力分别为0.5Mpa时,喷孔出口处液相体积分数为0.62%。
2)对于喷嘴外雾滴的二次雾化,出口空气流速越大,圆锥角越小,二次雾化形成雾滴粒径越小,但雾滴粒径分布越广。
3)高速冷却风对雾滴的二次破碎起到主要作用,能有效提高雾化效果。
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