沈志恒[1]2010年在《循环流化床颗粒团聚作用的气固两相流动数值模拟》文中研究表明在气固两相流动中,气体和颗粒之间的相互作用力主要包括曳力、压力梯度力、虚拟质量力、Basset力、Magnus力、Saffman力以及热泳力等。其中,曳力是最重要的气固相间作用力。目前,对气固相间曳力的研究已经成为气固两相流动研究的热点。然而由于气固相间的相互作用十分复杂,对气固相间曳力的理论分析仍然具有提高和改进之处。在双流体模型中,气固相间曳力的计算主要采用基于系统平均化方法提出的曳力模型,然而研究结果表明在循环流化床稠密气固两相流动中,颗粒存在非均匀流动结构。因此,有必要完善和发展基于颗粒多尺度结构特征的气固相间曳力模型并应用于稠密气固两相流动的数值模拟。基于气体分子动力学的Boltzmann方程,引入单松弛的BGK碰撞算子,推导出计算气体流动的LBGK模型。同时,引入格子粒子与颗粒之间的动量交换来考虑气固相间的作用力。固体颗粒的运动由牛顿第二定律计算得到。壁面采用具有二阶计算精度的半步长反弹边界条件。建立了适用于气固两相流动的格子Boltzmann-离散颗粒运动模型。应用格子Boltzmann-离散颗粒运动模型数值模拟颗粒群的运动过程,得到了颗粒群在运动过程中曳力系数的变化规律。研究了颗粒群所受到的气动力、颗粒群滑移速度随颗粒群空隙率的变化,以及颗粒群曳力系数随颗粒群空隙率和颗粒群雷诺数的变化。提出了基于颗粒群效应的曳力系数修正因子与空隙率的变化关系。计算结果与Yang等模型以及Wen和Yu模型的计算结果趋势相一致。同时研究结果表明入口气体速度、颗粒直径、颗粒间距和颗粒排列方式对颗粒群曳力系数的变化影响很小,可以忽略不计。本文提出了考虑颗粒群效应的气固相间曳力系数的计算方法,数值研究提升管内气固两相流动特性。模拟结果表明基于格子Boltzmann-离散颗粒运动模型提出的气固相间曳力模型能很好地反映出提升管内颗粒的非均匀流动特性,其计算结果与实验结果相吻合。从颗粒非均匀流动结构中各个尺度内能量守恒的角度出发,建立了气固两相流系统的整体和局部参数与气固相间曳力的相互关系,提出了基于颗粒悬浮输送能量最小的曳力模型。并将其应用到欧拉-欧拉双流体模型中,以解决气固相间曳力,使动量方程中的气固相间作用项封闭。数值模拟循环流化床内气固两相流动特性。得到了时均颗粒浓度、气体速度和颗粒速度的分布;以及颗粒团聚物在床内的分布特性。同时得到的时均颗粒相密度和颗粒质量流率沿径向的分布与Knowlton等的实验结果相吻合。分析了瞬时颗粒浓度随时间的变化规律。将计算结果与EMMS曳力模型的计算结果进行对比,结果表明应用基于颗粒悬浮输送能量最小的曳力模型使床内的平均颗粒浓度降低,从而影响到颗粒拟温度、颗粒粘度、颗粒压力和颗粒热传导系数的变化。应用欧拉-欧拉双流体模型,应用颗粒动理学模拟颗粒相流动,k-ε模型模拟气体湍流流动,气固相间曳力采用基于颗粒悬浮输送能量最小的曳力模型模拟,数值研究1025t/h循环流化床锅炉炉膛内气固流动特性。得到了不同炉膛截面的颗粒分布规律。分析了循环倍率对炉内颗粒流动特性的影响。采用气固化学反应模型,研究了循环流化床锅炉炉膛内的碳燃烧反应特性;得到了炉膛内O2、CO2和CO的质量分数以及气体温度的分布规律。同时研究了二次风射流对炉内气固流动特性的影响。结果表明不同的二次风布置方式对炉膛内颗粒的流动特性有很大影响。同时提出二次风射流在炉内穿透深度的计算公式。
雍玉梅[2]2004年在《循环流化床锅炉大型化的数值模拟》文中指出循环流化床(CFB)锅炉的大型化是其技术成熟和商业化的标志，对CFB锅炉大型化的研发具有重要的理论价值和实践意义。本文从煤种对CFB锅炉整体性能的影响、容量放大CFB炉膛内参数变化规律和准三维CFB模型的建立三个方面进行了数值模拟研究。 首先本文建立了一个CFB锅炉燃烧系统的整体数学模型，所建模型有机地集成了前人对CFB锅炉内部各种单独过程及模型化的研究成果，以小室模型为基础，详细考虑了CFB内气固两相的流动、挥发分的释放和燃烧、焦炭的燃烧、有害物质SO_2和NOx的生成和还原、颗粒的爆裂和磨损、高温旋风分离器分离特性和后燃、外置换热器、流化床冷渣器等CFB锅炉内部进行的主要过程和循环回路主要部件，使得该模型能够较全面地反映不同容量、不同煤种的CFB锅炉循环燃烧特性。 为了研究煤种对CFB锅炉燃烧系统整体特性的影响，本文加入了和煤种有关的煤爆裂模型。燃烧模型将等密度缩核模型和等径缩核模型结合起来，引入了和煤种有关的灰层阻力扩散速率，动力反应速率引入了煤种通用理论，因而该模型具有了煤种的通用性。修正后的模型经过了五种典型煤种燃烧试验数据的验证，结果吻合很好。根据五种煤的模拟计算结果，分析了不同煤种在同一炉型下的流动、传热和燃烧特性，不同煤种的燃烧速率特点、成灰特性、燃烧份额和SO_2和NOx的排放特性。 本文选择了130t／h、440t／h和670t／h三个典型容量的CFB锅炉为算例来研究CFB锅炉的放大规律。130t／h和440t／h的CFB锅炉计算结果和运行结果吻合良好，且对440t／h的CFB锅炉进行了给煤粒径、一二次风比例、二次风位置、石灰石成分和粒径的预测计算。配合工程热物理研究所670t／h CFB锅炉的设计，对670t／h CFB锅炉进行了分离器后燃率、外置换热器(EHE)入料率和流化床冷渣器冷渣返回率变化的预测计算，对670t／h带EHE与不带EHE超高压CFB锅炉两种方案进行了预测计算。根据三个容量CFB锅炉的计算结果，归纳出随着容量放大，CFB锅炉尺寸、流动、传热特性变化规律。 本文在理论上建立一个能够初步反映局部变化的准三维模型，该模型既可以继承已建一维半模型的结构和数学模型，又可以反映三维特性，当三维数学模型发展成熟后，加密同一高度小室划分就可向全三维模型发展。
许霖杰[3]2017年在《超/超临界循环流化床锅炉数值模拟研究》文中研究表明超临界循环流化床锅炉兼备了循环流化床燃烧技术和超临界蒸汽循环的优点,是高效清洁低碳循环流化床锅炉的重要发展方向。炉内燃烧参数分布、受热面三维传热特性及水冷壁热工水动力特性等是超临界循环流化床锅炉设计和优化中需重点研究的关键技术。本文针对超/超临界循环流化床锅炉的研发,发展和建立适用于大尺度超/超临界循环流化床锅炉的三维高效整体数值计算模型,主要进行了以下四部分工作:(1)大型超/超临界循环流化床锅炉炉内气固流动、燃烧及传热过程的数值建模和计算研究;(2)超临界循环流化床锅炉水冷壁传热和热工水动力特性耦合数值计算研究;(3)针对循环流化床悬吊受热面中的超临界工质多管路流动均衡性问题发展模化试验方法。论文首先对已发表的循环流化床燃烧数学模型文献进行综述,讨论循环流化床燃烧模拟的发展历程、研究现状和发展方向;归纳和总结半经验燃烧模型和数值计算模型的结构和特点;根据煤的实际燃烧过程,对构成流化床模型的各个基本子模型进行详细说明;同时,还对流化床燃烧模型中部分关键子模型和参数进行了整理和总结,探讨了大尺度炉膛超/超临界循环流化床锅炉研发中面对的问题和研发要点,为建立适用于大型超/超临界循环流化床锅炉的数值计算模型确定了理论基础和建模思路。在文献综述和总结的基础上,论文建立了适用于大型超/超临界循环流化床锅炉的三维高效整体数值计算模型。模型的流场基于欧拉两相流模型和EMMS曳力模型;燃烧过程考虑了水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧、气相反应以及燃烧污染产物等过程,其中包括脱硫反应和氮氧化物生成反应;壁面传热基于颗粒团更新传热模型和离散坐标辐射模型,并对水冷壁内工质超临界状态下的热工水动力过程进行了耦合计算。基于企业级服务器的计算能力,该锅炉整体模型能够以高效且准确地模拟大型超/超循环流化床锅炉的炉膛燃烧过程。论文选取330MWe亚临界和350MWe超临界两个典型的大型循环流化床锅炉为燃烧模拟对象,将提出的循环流化床锅炉整体模型成功应用于这两典型大尺度循环流化床锅炉的炉膛计算,得到炉内气固流场、组分场包括硫、氮污染物的燃烧产物、温度场及受热面传热等三维分布结果。模拟得到的出口氧浓度、温度及气相污染物等结果与实炉的运行结果吻合良好。同时,对大型循环流化床锅炉的实际运行结果进行了对比,验证了锅炉整体模型的合理性和准确性,并在此基础上提出了设计运行建议。论文还建立了一种在炉内气固流场模拟结果基础上,通过耦合管内热工水动力和炉侧气固传热来预测超临界循环流化床锅炉水冷壁三维传热及热工水动力特性的计算方法,并成功运用于1000MWe超临界环形炉膛循环流化床锅炉,结果显示工质轴向温度分布受其比热和热流密度的共同影响,在锥形段和拟临界大比热区增加平缓;同时管内质量流率的降低、入口温度增加和炉膛温度增加都会不同程度地影响工质轴向温度分布,工质入口压力和截面风速在一定范围内对工质温度分布影响较小。为了解大型循环流化床悬吊受热面中的超临界工质多管路流动均衡性问题,论文开展了超临界工质流体向下模化设计工作,并获得相应的模化系数,建立了适合超临界循环流化床锅炉的工质模化方法。基于模化方法,以R134a为介质,对超临界循环流化床锅炉高温过热器进行了模化设计,为开展超临界工质流动及传热模化系统提供了理论基础。
王正阳[4]2009年在《回料流和二次风射流对循环流化床流动与燃烧特性的影响》文中研究表明循环流化床(CFB)燃烧技术是一种适合我国以煤为主的能源结构的低成本清洁燃烧技术,在近年得到较快的发展。由于循环流化床内气固流动的复杂性,目前对于在回料流和二次风射流等因素作用下提升管内的气固流动特性还缺乏系统研究,而且现有的研究大多局限于圆形截面的流化床,对于矩形或方形截面流化床的流动特性还需要进行更深入的研究。作者设计和建立了一套方形循环流化床冷态试验系统,研究了回料气固两相流和二次风射流的流动特性及其对提升管整体和局部流动特性的影响。通过数值模拟的方法,更好地认识了不同形式二次风射流作用下提升管内气固流动特性。在此基础上,通过对一台440t/h燃用低挥发份贫煤的循环流化床锅炉进行的系统分析和相关燃烧优化实验,考察了回料流与二次风射流对循环流化床锅炉炉内气固混合及燃烧情况的影响。采用压力梯度测量,光纤探针技术对颗粒浓度及速度的测量,以及射流气体示踪实验等手段研究了方形循环流化床提升管气固流动特性的影响因素。结合回料流和主流流动形式来分析床层底部流动的不对称分布以及因此造成的对床层中上部区域气固流动的影响。研究了在实验物料中加入部分粗大颗粒改善底部一次风偏流的现象。研究了不同颗粒循环流率下,回料口高度的不同对系统压力梯度分布和局部颗粒浓度分布的影响,同时还分析了空气分级条件下回料口高置所产生的影响。系统地研究了不同形式二次风射流,包括墙式、角式、中心水平杆式和中心竖直柱式布置二次风对床内气固流动的影响,以及射流在床内的扩散与分布。在进行空气分级之后,床层底部由于一次风速的降低以及二次风射流形成的布幕作用而形成较高浓度的密相区。不同形式的二次风射流附近存在不同的颗粒浓度分布,当射流距离布风板较近时还将影响到底部颗粒浓度的分布。实验发现,气体饱和夹带流率随二次风率的增加而降低,随二次风高度的增加而减少。当系统颗粒循环流率超过空气分级下系统饱和夹带流率时,系统压力梯度趋于呈S形分布,底部压力梯度将不再变化,密相区高度随颗粒循环流率的增加而提高,其底部压力梯度大小主要同底部流化风速有关。在添加粗砂颗粒的空气分级工况下,粗大颗粒在床层底部颗粒群中占有更高的比例,而在上部区域及出口颗粒群中则降低了。本文还利用分形分析的手段研究了二次风射流对提升管局部和整体流动的波动特性的影响。利用气体示踪技术,对回料风和二次风射流在床内的扩散与分布进行了测量,提出改进的提升管内水平墙式二次风射流穿透深度的计算模型,模型预测值同实验结果吻合较好。采用双流体模型对所研究的冷态方形循环流化床实验台部分工况的气固流动进行了模拟。计算结果同实验数据在趋势上吻合较好。这些工作有助于我们更深入地了解射流对床内整体和局部气固流动的影响。在一台440t/h超高压循环流化床锅炉上进行了回料流及二次风射流对床内气固混合和燃烧情况的影响的研究,研究了一二次风比例、二次风上中下三层之间分配、二次风前后墙之间分配,减小二次风管径提高二次风速度以及调整床温、床压和氧气浓度等方法对飞灰含碳量的影响规律,为提高低挥发分煤循环流化床锅炉燃烧效率提供了借鉴。
冯军涛[5]2011年在《油页岩循环流化床流动及燃烧的数值模拟研究》文中认为油页岩是一种高挥发分、低热值的潜在能源,它的储量折算成发热量在化石燃料中仅次于煤,有很大的利用价值。而半焦是油页岩干馏炼油之后的副产物,仍然具有一定的发热量。由于油页岩半焦本身挥发分低、灰分大,很难着火和燃尽。因此为了最大限度利用油页岩资源,可以将油页岩和半焦混合后送入循环流化床锅炉燃烧发电。以东北电力大学油页岩研究中心设计和搭建的油页岩及其半焦混合燃烧循环流化床试验台为研究对象,建立了油页岩循环流化床流体力学模型、传热模型和燃烧模型。运用商业数值模拟软件Fluent,对该试验台炉膛内的气固流动特性和燃烧特性进行了模拟和讨论,为进一步实验和油页岩循环流化床锅炉大型化设计提供理论基础。本文采用欧拉双流体模型,对炉膛内气固流动特性进行了数值模拟,分析了不同曳力模型对流态化过程的影响;得到了沿炉膛高度颗粒速度和浓度的非均匀分布规律,证明了其流动符合核-环结构;通过改变一次风速和颗粒粒径,分析了相应的颗粒速度和浓度的变化规律;对比了不同风速时炉内压力的模拟值和实验值,验证了模拟结果的合理性。采用非预混燃烧模型,对炉膛内燃烧特性进行了数值模拟,分析了不同湍流模型对温度的影响;通过改变一二次风比率和颗粒粒径,得到了不同工况下的温度分布、组分分布以及燃尽曲线;对比分析了不同配比的页岩半焦混合燃料的燃烧特性,找到了最佳的混合比,达到最大限度利用油页岩的目的。
李炳顺[6]2006年在《循环流化床炉膛给煤扩散及燃烧份额》文中提出大型循环流化床(CFB)锅炉的给煤方式，直接影响锅炉的安全经济运行。在CFB锅炉设计中，炉膛燃烧份额分布直接决定炉膛受热面的布置和性能参数的满足。本文研究前墙集中给煤在炉膛下部的密相区的扩散和掺混特性，寻求满足燃烧与脱硫要求的给煤合理布置方式；本文采用分区段能量守恒法初步建立起循环流化床燃烧份额模型，正确体现循环流化床炉膛内燃烧份额的分布。本文针对炉前给煤方式进行了试验研究与模型开发工作。首先进行了大型二维CFB锅炉给煤方式及扩散冷态试验；在冷态试验和总结了目前已有研究成果基础上，建立一维扩散理论模型，并将一维理论扩散模型按照“对称原则”扩展到二维扩散理论模型，采集实际130 t／hCFB锅炉运行的宏观数据来修正二维扩散理论模型，建立起具有应用意义的模型；然后利用该模型对670 t／h和1025t／h循环流化床机组的给煤方案进行了预测，为大型CFB锅炉给煤方案选择提供理论依据。同时，本文采用分区段能量守恒法，将循环流化床沿炉膛高度分成若干区段，建立热量守恒方程。根据440 t／hCFB锅炉运行数据，在满足热量守恒的条件下，获得循环流化床燃烧份额模型。利用该模型对670 t／hCFB锅炉进行模拟计算，对比炉膛温度模拟计算值和设计值，表明该模型正确体现循环流化床燃烧份额设计计算结果，同时为大型CFB锅炉设计提供理论支持。为了评价已经运行的循环流化床机组性能，在已有的性能试验规程及方法的基础上，编制可用于分析现场运行数据的热力性能校核程序，并采用440 t／hCFB锅炉实际调试数据来进行验证。计算表明，该程序具有一定的工程应用价值。
孔圆[7]2012年在《CFB锅炉炉内流化与防磨的数值模拟与实验研究》文中认为循环流化床燃烧技术是近几十年来发展起来的一种高效、低污染清洁燃烧技术,在国内外得到了迅速发展和商业推广。但由于循环流化床炉膛内复杂的气固两相流动,迄今为止,无论是学术理论还是工程实际,对于这种流动模型的研究仍然不够完善,与此同时,磨损作为影响循环流化床优势发挥的一个最重要的因素,也是亟需解决的一个难点。因此,针对循环流化床存在的如上问题展开研究,对于指导循环流化床的设计,以及在其运行时给出合理化的建议,具有重要意义。本文通过数值模拟与实验研究相结合的方法,研究了传统型炉膛结构和一种改进型炉膛结构的流体动力特性,并对炉内空隙率分布,炉内气固两相的速度分布、炉内压力分布和床层阻力特性等进行了深入的分析与对比,分析结果表明,改进型炉膛结构在空隙率分布和颗粒速度分布,尤其是径向方向,有着很好的改善效果,可以增加炉内固体颗粒的流化均匀性,从而使炉内燃烧更加稳定,床温更加均匀,也可避免局部漏渣、床层结焦等不良后果的发生。根据对炉内流体动力特性的分析,本文提出了一种新的防磨结构,研究了不同炉膛结构对炉膛内气固两相的流化状态的影响,并对比了不同炉膛结构下的相对磨损量。结果表明,不同的炉膛结构对炉内气固两相的流动影响很大,通过衡量相对磨损量的速度的三次方公式,可以清晰地看到改进型炉膛防磨效果的改善。模拟结果可以为大型循环流化床锅炉的设计和运行提供理论参考。
冉景煜[8]2003年在《固态医疗垃圾循环流化床气固流动与燃烧特性数值分析及实验》文中研究表明医疗垃圾不同程度含有多种细菌、病毒、寄生虫和一些有害物质，如不及时处理，将造成严重的环境污染，并很可能成为疫病流行的源头。在医疗垃圾的燃烧处理技术中，有回转窑式炉、炉排炉等，但目前仍没有一种较成熟的燃烧技术适合固态医疗垃圾的处理。在近20多年来发展起来的循环流化床燃烧技术—高效、低污染清洁燃烧技术，其不但能达到低NOx排放、90％的脱硫效率和与煤粉炉相近的燃烧效率，而且具有燃料适应性广、负荷调节性能好等优点。将医疗垃圾作为燃料，采用循环流化床洁净燃烧技术，可以提高垃圾的燃烧稳定性，减小二次污染，有效开发利用废物能，具有重要的工程实用价值。然而，目前，国内外对医疗垃圾的干燥、热解过程特性以及其工业成分还很少进行系统的研究，并且固态医疗垃圾在循环流化床内中燃烧过程的气固多相流动特性、传热特性、燃烧特性及反应机理、燃烧技术参数及其对燃烧产物特性的影响、以及工艺系统还不明确，这将阻碍这一技术的开发应用。因此，结合我国固态医疗垃圾实际特性，进行医疗垃圾循环流化床燃烧（SMW-CFBC）炉内气固多相流动与燃烧特性数值计算及实验研究，探索和弄清固态医疗垃圾在循环流化床内气固流动和燃烧特性，研究开发固态医疗垃圾循环流化床洁净燃烧技术，实现新能源的开发利用，将充实和推进循环流化床流动和燃烧的学术研究，也将促进医疗垃圾循环流化床燃烧技术的创新及应用。于此，文中在深入分析大量的国内外医疗垃圾处理技术现状及循环流化床研究现状基础上，通过理论分析和实验相结合的方法首次较系统深入地探讨医疗垃圾组分、工业成分及热解及干燥过程特性，弄清了医疗垃圾团块暂态升温过程特性，开发了SMW-CFBC低压燃油点火技术，首次较深入系统地研究了医疗垃圾SMW-CFBC气固多相流动特性、燃烧特性、温度场特性及浓度场特性；并设计优化SMW-CFBC装置，同时进行了冷态及热态试验，并与数值计算结果进行了比较。① 针对固态医疗垃圾作为循环流化床燃料的特性问题，文中应用实验方法首次较系统深入地探讨固态医疗垃圾组分，工业成分及热解及干燥过程特性，弄清了医疗垃圾团块暂态升温过程特性。医疗垃圾的主要成分中有机物约占71％，无机物约29％；医疗垃圾水分含量26～35％，灰分0.9～8％，热值11447~14724kJ/kg；影响垃圾的干燥特性的因素依次为温度、时间、厚度（含尺寸）和风速；医疗垃圾在350℃时挥发分开始析出，700℃挥发份基本析出完毕。要使垃圾团块在垃圾洁净燃烧炉内换热过程中升温速度最快，垃圾团块拟呈球形体，特征尺寸应尽量小，且垃圾层应不断翻动，以保证垃圾团块不断处于高温烟气流加热状态，保证<WP=6>垃圾充分燃尽。医疗垃圾热解过程中停留时间、热解温度、气化率三者间的存在最佳关联式。② 针对医疗垃圾点火启动比较困难的问题，首次提出并开发了有渐扩切向槽的低压燃油喷嘴（获中国专利，No. ZL.022422765）。提出并建立的浙扩切向槽旋流低压燃油喷嘴的三维流动数学模型，采用k-(/RNG封闭模型，应用SIMPLE数值方法研究切向槽不同渐扩角度对喷嘴内流场的流动特性，低压下，研究得到较佳的有渐扩切向槽的旋流雾化喷嘴结构参数为：n=3～4，L≤2.5，θ=5～6°，a/b≈1.2和Rx/rb≥2.5。其工作压力、雾化效果、节油率、射流刚度、燃烧效率、稳定性等性能指标优于国内外公开的其它燃油雾化喷嘴。该低压燃油喷嘴已应用到SMW-CFBC低压燃油点火技术中。③ 提出不同的密相区形状，分区段建立SMW-CFBC三维数学模型，然后建立描述SMW-CFBC整体数学模型进行医疗垃圾在SMW-CFBC内气固多相流动及燃烧特性研究。数值分析固态医疗垃圾在SMW-CFBC燃烧时，首次采用关联矩模型和PDF模型相结合的模型来确定存在组分浓度脉动、温度和反应度脉动情况下紊流燃烧速率，同时，考虑垃圾颗粒的挥发析出反应所引起的变质量对流体或气相中湍流的作用，颗粒变质量过程对气相中湍流反应的影响；有反应的颗粒相自身的影响问题；湍流对颗粒反应的影响。并且，在进行垃圾颗粒的总体模拟时，在多流体模型基础上，引入颗粒经历效应，即将垃圾颗粒在SMW-CFBC中两相流中把垃圾颗粒总质量变化率及Daf垃圾质量变化率的有关式子及常微分方程转变成欧拉坐标系中偏微分方程进行求解。在密相区形状为球体形、椭球体形、高度较小的炉膛混合得更充分，更有利于燃料与氧化剂混合，垃圾颗粒在炉内的运动时间增加，可提高垃圾颗粒的燃尽度，可强化燃烧。在流化风速为2～3m/s时，直径在大于3.5mm的医疗垃圾颗粒，随烟气上升到一定高度后，落回密相区，而直径小于3.5mm的颗粒随烟气一同进入分离器。分离器可以捕集直径大于0.025mm的颗粒，直径小于0.025mm的颗粒由出气管排出。SMW-CFBC炉内温度在750~1000℃内变动，炉内CO2在8%~12%内变动，NOX在115ppm~280ppm内变动，SOX在104ppm~142ppm内变动，HCL在104ppm~182ppm内变动，一次风量增加，炉内SOX、CO2上升，HCL、NOX下降；在相同的一次风量情况下，密相区为椭球形时HCL、SOX、CO2、NOX比方形稍低，z值越大截面的HCL、SOX、CO2、NOX浓度减小。在炉膛高度减小时密相区HCL、SOX、CO2、NOX浓度梯度变化较大。最大HCL、SOX、CO2?
尹刚[9]2007年在《白马电厂1025t/h CFB锅炉热平衡和物料平衡的试验研究》文中认为循环流化床燃烧技术以其燃料适应性广、污染物控制好、良好的负荷调节性能等优点成为洁净煤技术中最佳的选择。但是随着循环流化床锅炉大型化的发展,外置式换热器的使用,过热器和再热器均采用尾部烟道与外置式换热器交叉布置的方案,在方便蒸汽温度控制调节的同时,也将蒸汽温度控制与炉膛温度控制耦合在一起,使锅炉的物料平衡和热平衡关系更加复杂。物料平衡和热平衡是循环流化床锅炉设计和运行的一个重要指标,它对锅炉的流动特性、传热特性、燃烧特性、变工况特性等影响很大。但是受循环灰现场测量的限制,目前这方面的研究还很少。本文受国家“十一五”科技支撑计划的支持,在白马300MWCFB锅炉上进行了现场的试验研究,对大型CFB锅炉的物料平衡和热平衡关系进行了详尽的研究,建立起了锅炉各部分的热平衡和物料平衡关系,并研究了其与负荷的关系,通过现场试验和数值计算的方法,以期在学习研究国外先进技术的基础上为国内大型CFB锅炉(特别是超临界CFB锅炉)的发展做技术储备。研究的主要内容有:①现场进行300MWCFB锅炉的热平衡试验,研究锅炉的热力性能。②根据现场测得的试验数据,研究锅炉各部分(炉膛、外置式换热器和尾部烟道)在不同负荷下的热负荷比例和炉膛受热面的传热系数变化。③采用基于热平衡和物料平衡的循环灰静态算法求解锅炉的循环灰量,并使用Fluent软件对旋风分离器入口段进行数值模拟,研究物料浓度、粒径、风速和温度对入口段压降的影响,为压降法测循环灰量提供前期准备。④建立循环流化床锅炉各部分的物料平衡和热平衡,研究物料平衡与负荷的关系。通过研究得到主要结论有:①试验研究发现白马300MWCFB锅炉在正常运行工况下的热效率一般在91.8%(根据DL/T964-2005标准),在未进行修正的情况下接近锅炉保证效率。②锅炉炉膛水冷壁的传热系数随负荷的提高而提高,且近似直线,体现良好的负荷调节特性。③炉膛的热负荷比例随负荷的提高而减小,外置式换热器的热负荷比例则随负荷的提高而增加,而尾部烟道吸热比例则变化趋势不明显。④锅炉具有低污染物排放的特点,其脱硫效率远高于其他CFB锅炉,在Ca/S摩尔比为1.74,锅炉的脱硫效率高达94.72%,NOX的排放浓度仅为79 mg/Nm3。⑤入口段的压降随物料浓度、粒径、风速和温度的增加而增大,但温度对压降的影响不明显。⑥白马300MWCFB锅炉在B-ECR工况下的循环倍率一般在33左右。⑦随负荷的提高,炉膛内物料量的比例降低,立管的堆积高度增大,但外置式换热器内的循环灰量增加速度更快,导致热循环灰的比例降低。
田晨[10]2011年在《炉膛结构对循环流化床气固流动特性影响的研究》文中研究表明循环流化床作为一项高效、清洁的燃烧技术近年来有了迅速发展,特别是随着循环流化床机组呈现大型化高参数化的发展趋势,炉膛结构布置对炉内气固流动特性的影响是该技术发展的关键问题之一。本文依托十一五国家科技支撑计划子课题项目《超临界循环流化床锅炉整体布置方案》,开展了炉膛结构对床内气固流动分布特性影响的试验研究和数值模拟计算工作,为研究开发设计具有自主知识产权的600MW超临界循环流化床锅炉提供理论基础。本文首先在自行搭建的350m×480m×4.9m的矩形截面冷态循环流化床试验台上,利用高速摄影技术和粒子图像测速(PIV)以及PC6D型光纤颗粒浓度探针,对试验台密相区、过渡区、稀相区段内的颗粒速度浓度分布情况进行了试验测量,着重考察了不同结构布置(不同密相区结构、过渡区后墙台阶、二次风口、稀相区挂屏以及炉膛出口大小,布置位置等)对炉内的局部区域的气固流动分布的影响。试验结果表明当密相区采用单侧后墙渐扩型结构时,床内底部颗粒的流动速度及浓度分布在前后墙方向上均呈非中心对称分布,气泡和颗粒向渐扩的后墙方向偏转且返混现象剧烈,后墙附近区域颗粒浓度明显高于前墙；过渡区截面内后墙台阶结构的布置改变了该区域的气固流动分布,在靠近台阶区域,颗粒流动偏转现象明显,台阶结构的上下两端均易出现大量颗粒的聚集和碰撞；稀相区段的气固流动分布则主要受出口效应控制,颗粒速度和浓度的最大值分布于出口位置处。加大炉膛出口尺寸后,稀相区段颗粒相的径向速度增加明显,同时稀相区颗粒浓度略有增加；稀相区屏式过热器的布置增加了该区域的壁面约束,在挂屏间隔区域颗粒流动呈现类似“环核”结构的分布情况,同时在挂屏边壁区域有明显的较高浓度的颗粒回流形成。其次本文通过对循环流化床内气固流动数值模拟方法和模型的综述与比较,特别是考虑到前期气固流动模拟中传统曳力模型的局限,引入了基于能量最小多尺度(EMMS)模型的新曳力计算方法,并结合以颗粒动力学理论为基础的双流体模型,利用Fluent6.3计算软件对循环流化床冷态试验台及多结构方案布置的600MW超临界循环流化床锅炉内的气固流动特性进行了数值模拟和分析,重考察了不同出口布置方式,稀相区挂屏布置方式和底部密相区结构等对炉内流动情况的影响。数值模拟计算结果表明：炉内颗粒浓度的轴向分布以裤衩腿高度为分界,在底部裤衩腿区域,颗粒的浓度分布和速度分布在床层径向方向上呈现明显的“w”和“M”形分布；与试验结果相对应,炉膛出口的布置情况决定了稀相区截面内气固流动分布,在采用出口紧凑布置时,炉膛各出口流率分布均匀,波动较小,增加分离器数量有利于出口流率的均匀分布；加入挂屏布置后,稀相区段颗粒浓度整体有所增加,同时在挂屏非均匀布置条件下,炉膛出口流率不均匀性增加,而采用挂屏均匀布置后,各出口流率变化不大,均匀性较好；采用单炉膛密相区结构时,炉膛底部区域的颗粒浓度要略大于双炉膛裤衩腿布置方式,另外受二次风穿透能力影响,单炉膛布置的底部截面中心位置处颗粒的径向混合较差,局部的高浓度和低浓度均有出现。最后结合冷态试验和实炉尺寸循环流化床气固流动数值模拟的计算结果,本文给出了600MW超临界循环流化床整体布置方案的设计建议。
参考文献：
[1]. 循环流化床颗粒团聚作用的气固两相流动数值模拟[D]. 沈志恒. 哈尔滨工业大学. 2010
[2]. 循环流化床锅炉大型化的数值模拟[D]. 雍玉梅. 中国科学院研究生院（工程热物理研究所）. 2004
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[4]. 回料流和二次风射流对循环流化床流动与燃烧特性的影响[D]. 王正阳. 哈尔滨工业大学. 2009
[5]. 油页岩循环流化床流动及燃烧的数值模拟研究[D]. 冯军涛. 东北电力大学. 2011
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[7]. CFB锅炉炉内流化与防磨的数值模拟与实验研究[D]. 孔圆. 上海交通大学. 2012
[8]. 固态医疗垃圾循环流化床气固流动与燃烧特性数值分析及实验[D]. 冉景煜. 重庆大学. 2003
[9]. 白马电厂1025t/h CFB锅炉热平衡和物料平衡的试验研究[D]. 尹刚. 重庆大学. 2007
[10]. 炉膛结构对循环流化床气固流动特性影响的研究[D]. 田晨. 浙江大学. 2011