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在气固两相分离领域,旋风分离器是一种应用很常见的装备。具有构造简单、分离效率高、工艺性能稳定等很多优点,所以在金属冶炼、油气开采和化工等方面得到了广泛的运用。在工业应用过程中分离磨蚀性颗粒时,由于高速含尘气流对旋风分离器壁面的强烈冲刷,会加快分离器内表面的破损失效,极大的减少了分离器的使用寿命。如锅炉流化床系统中如果旋风分离器壁面出现破损,不仅会导致循环物料的泄露,也会造成整个系统的压降失去平衡,严重威胁着生产的安全进行。因此,对旋风分离器壁面进行冲蚀机理研究,现实意义极其重大。本文通过建立描述分离器流动特性的输运方程和微分方程,来解析其内部的高速旋转气流规律。基于气固两相流基本理论,深入分析了固体粒子运移机理和粒子的动力学特征,以及气固两相流冲蚀失效机理,构建了冲蚀数学模型,以及相应的模型求解准则。为解析分离器气固流动规律和表面冲蚀破损提供了理论依据。通过对比蜗壳式旋风分离器压降和分离效率的实验研究与数值仿真的结果,验证了数值计算方法、雷诺应力模型和边界条件选择的正确性。然后对常规Stairmand旋风分离器的切向和轴向速度、颗粒运动和受力特性以及器壁冲蚀进行了分析研究。得出筒体顶部20mm范围之内,并且沿着周向30°-270。的入口区域为冲蚀最严重的位置。筒体部分的局部穿孔以及灰斗底部的冲蚀磨穿也是分离器容易失效的部位。其中顶部灰带的存在直接导致了顶部的冲蚀破损。并对入口结构形状、入口高宽比和入口截面倾角对分离器流场规律和冲蚀磨损的影响,以及入口气体速度和固体颗粒浓度对冲蚀的影响进行了研究。得出过大的高宽比会加大对分离空间壁面的冲蚀磨损,具有一定入口截面倾角的入口结构能够改善顶部空间的冲蚀磨损。入口速度和浓度的变大都会加剧磨损。但是,当浓度较高时,浓度变化对冲蚀率的影响不大,磨损的增加不显著。最后从材料耐磨性方面和结构改进方面提出了一些防磨方案。并基于气动防磨原理,分析优化了防磨旋风分离器的结构。得出在筒体空间焊接防磨板后能够有效地降低筒体顶部和锥体底部的冲蚀磨损,防磨型结构下对粒径大于4μm的粒子具有很强的分离性能,并且具有更小的压降损失。通过本文研究提出的入口结构对冲蚀磨损的影响规律以及防磨型分离器的结构优化方案,能够有效提高旋风分离器的防磨性能,延长其使用寿命和增强实际运用的安全性。