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燃气轮机进气过滤锥形滤筒脉冲清灰分析及其应用

燃气轮机进气过滤锥形滤筒脉冲清灰分析及其应用

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作者：段嘉仪江汉大学

学位级别：硕士

自2020年我国提出碳达峰与碳中和目标以来,燃气轮机作为一种采用清洁能源的新兴成套动力机械装备,得到了广泛的应用。进气质量是影响燃气轮机运行的重要因素,脉冲清灰技术可以保证燃气轮机进气系统中的除尘器持续高效运行。然而,当前滤... 详细信息

自2020年我国提出碳达峰与碳中和目标以来,燃气轮机作为一种采用清洁能源的新兴成套动力机械装备,得到了广泛的应用。进气质量是影响燃气轮机运行的重要因素,脉冲清灰技术可以保证燃气轮机进气系统中的除尘器持续高效运行。然而,当前滤筒除尘器中主要采用的圆柱褶皱式滤筒存在上部清灰不足的问题。锥形褶皱式滤筒增大了上部清灰面积,可有效解决上述问题,近年来逐渐得到应用。目前针对锥形滤筒清灰性能的研究较少。本文运用数值模拟的方法研究锥形滤筒脉冲清灰过程,探究影响锥形滤筒清灰效果的因素,提高了锥形滤筒的清灰性能;根据所得结论建立锥形滤筒的工况与清灰性能之间的联系,搭建了锥形滤筒脉冲清灰流场运动平台。研究结论可为优化锥形滤筒脉冲清灰效果提供参考,提高燃气轮机进气过滤系统的工作效率。主要研究内容如下:(1)建立锥形滤筒脉冲清灰系统的数值模型,得出锥形滤筒内部压力分布规律。通过比较数值模型的仿真数据与实验数据,验证了数值模拟结果的可靠性。(2)通过数值模拟,发现在普通喷嘴条件下,使用锥形滤筒的喷吹强度优于圆柱滤筒,但喷吹均匀性还需提升。研究了喷吹压力、喷吹距离对锥形滤筒清灰效果的影响,结果表明:增大喷吹压力可以提高清灰强度,但对清灰均匀性的影响较小;增大喷吹距离,清灰强度呈现先上升后下降的趋势,清灰均匀性得到提升。(3)在普通喷嘴下方安装上部开口散射喷嘴,与锥形滤筒协同改善脉冲清灰效果。数值模拟结果表明:与无散射喷嘴的组合相比,该喷嘴对气流的导流作用使清灰均匀性提高近2倍。研究了散射喷嘴结构、喷嘴安装位置对锥形滤筒清灰效果的影响,结果表明:散射喷嘴上部直径d=16mm时清灰效果最优;安装在滤筒进口平行处时,既能保证清灰强度,又兼顾了清灰均匀性。当喷吹压力p=0.5MPa,喷吹距离h=250mm,散射喷嘴d=16mm,安装高度H=300mm时可最大程度优化锥形滤筒清灰效果。(4)以Microsoft Visual Studio 2019作为开发工具,搭建了锥形滤筒脉冲清灰流场运动平台。嵌入了压力云图模块、速度流线图模块和锥形滤筒脉冲清灰模块,实现了锥形滤筒脉冲清灰性能在监控系统中的可视化应用。

关键词：数值模拟锥形滤筒散射喷嘴清灰效果可视化应用

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