ZGM型中速磨煤机内煤粉颗粒传热传质特性研究

以煤粉颗粒蒸发界面为界限,将煤粉颗粒分为蒸发界面外部的干区和蒸发界面内部的湿区两个不同区域,建立单个煤粉颗粒在ZGM型磨煤机内完成干燥过程的一维数学模型。利用MATLAB软件编写程序,计算典型工况下的空气和煤粉颗粒的温度历程。研究结果表明,随着煤粉粒径的减小,风粉温度平衡所需时间成指数递减,平衡温度与入口风温呈线性关系,与煤粉颗粒水分成负线性关系。     

烟气流态化褐煤干燥与非稳态传热传质过程研究

为反映褐煤颗粒的实际干燥过程,为流化床烟气干燥褐煤的设计参数提供一定的参考,本文在非稳定边界条件下,建立了流化状态下褐煤颗粒非稳态干燥升温模型,采用龙格库塔法,对描述物料干燥过程的微分方程式进行计算模拟,得出褐煤干燥过程中褐煤颗粒含水量、温度以及烟气温度等随时间的变化规律。结果表明:烟气初温为260、200、140℃,干燥速率分别为0.076、0.068、0.054 kg/min;粒径为1、3、5、7 mm,干燥速率分别为0.074、0.068、0.065、0.062 kg/min;烟气流速为2.8、2.5、2.0 m/s,干燥速率分别为0.068、0.074、0.076 kg/min;床层厚度为120、200、300 mm时,干燥速率分别为0.076、0.073、0.068 kg/min,推荐褐煤干燥时间分别为3~4、4~5、5~6 min。褐煤较佳目标含水量为10%左右,干燥温度140~260℃较为适宜。     

锡盟褐煤干燥和重吸收特性的实验研究

针对内蒙古的锡盟褐煤,采用快速水分干燥仪模拟恒温蒸发干燥过程。利用扫描电镜测试发现干燥后的煤样表面形貌有所变化,出现断裂、粉化等现象。选择不同的干燥温度(70、100、120℃)、粒径(0.5~0.6、0.6~1.6、1.6~4 mm)、干燥时间(2、3.5、9、30 min)研究该褐煤的干燥和重吸收特性。发现干燥过程主要受温度、粒径的影响;而重吸收水分主要取决于最终水分含量、孔隙结构的破坏情况、粒径和环境湿度变化。将干燥过程的实验数据与常用的干燥方程进行拟合,其中Modified Henderson and Pabis模型拟合效果最好。并应用Fick扩散模型和Arrhenius经验公式计算得到该褐煤恒温蒸发干燥过程的有效扩散系数和活化能。     

含湿煤灰颗粒气流干燥过程的数值模拟

提出了一个描述含湿煤灰颗粒气流干燥过程的一维数学模型。模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化。用Matlab中的Simulink仿真软件进行了数值求解，得到了含湿煤灰颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线。数值模拟结果与实验数据吻合很好，证明了该模型的准确性。     

单个球形木材颗粒热解过程数值模拟

建立一维、非稳态单个球形木材颗粒热解模型,模型包含颗粒内部气相和固相质量、动量和能量守恒方程。颗粒内气体运动采用Darcy理论描述,传热模型包括颗粒内的导热和对流传热以及颗粒表面与外界的对流和辐射传热,热解动力学采用一步反应模型。运用文献中的实验结果对模型进行了验证,模型能够较好地预测颗粒内部不同位置处温度和固体失重率随时间的变化过程。运用模型考察进气温度和颗粒粒径对木材颗粒热解过程的影响。结果表明:进气温度越高,颗粒热解所需要的时间越短。相同无量纲直径处,小粒径的颗粒升温快,整个颗粒的温度趋于一致的时间较短,剩余固体率的变化规律与温度的变化一致。     

脱硫废液雾化蒸发性能的数值研究

以某600 MW火力发电站机组脱硫废液喷雾干燥塔为研究对象,建立了雾化蒸发模型,研究了烟气流量、烟气温度、废液流量、废液初始温度以及废液粒径对脱硫废液雾化蒸发性能的影响。结果表明,烟气流量和温度对废液雾化蒸发性能影响明显;烟气流量越大、温度越高,废液液滴蒸发速度越快,完全蒸发距离越短;废液流量越小、初始温度越高,废液液滴蒸发所需时间越少,完全蒸发距离越短。提升雾化器雾化性能,降低废液液滴雾化粒径,有利于改善脱硫废液的雾化蒸发效果。各因素正交测试的结果表明,影响液滴雾化蒸发性能的因素从强到弱排序为:烟气流量废液流量烟气温度废液初始温度雾化粒径。     

逆流喷淋浓缩塔中雾化参数对脱硫废水液滴群流动与蒸发特性的影响

烟气余热蒸发能有效实现电厂脱硫废水的浓缩减量,合理的喷嘴雾化参数有利于提高浓缩塔内废水与烟气之间的流动传热并指导其结构设计。该文采用数值模拟方法研究喷嘴全锥角、液滴初始粒径和初始速度对塔内蒸发流动的影响,并对相关因素进行显著性分析。蒸发效率在全锥角50°左右达到峰值36.9%。综合考虑碰壁量和逃逸量,液滴最佳粒径为1500μm,且废水蒸发在液滴速度15～25m/s时更易进行。此外,响应曲面分析表明,液滴初始直径、液滴初速度对停留时间影响较大,而液滴蒸发效率主要受其粒径变化的影响。因此,在设计喷淋浓缩塔的结构时应综合考虑液滴粒径和液滴初始速度。     

锡盟褐煤微波干燥特性实验研究

为了能够系统地研究内蒙古锡盟褐煤微波干燥特性,对其不同粒径分布和微波输出功率下的微波薄层干燥特性进行了实验研究。结果表明:随着煤粉颗粒粒径和微波功率增大,试样干燥速率增大,干燥时间缩短;在不同微波输出功率和煤粉粒径分布下,试样的干燥特性曲线均存在快速加热阶段和降速干燥阶段;在常用的几种模型中,Midilli-Kucuk模型最适用于描述锡盟褐煤微波干燥特性;基于Fick第二定律获得的表面扩散系数随颗粒粒径和微波功率增加而增大,粒径增大时增幅尤为显著。     

脱硫废水烟道蒸发过程数值模拟研究

建立脱硫废水烟道蒸发数值模拟平台,对实验室装置和典型660 MW超临界机组脱硫废水的蒸发过程进行了数值模拟研究。结果表明:基于该平台计算出的结果与实验数据有较好的一致性,模型的准确度较高;烟气温度对脱硫废水蒸发影响较大,温度的升高将促进蒸发的加速;雾化角对蒸发影响较小,但雾化角变大会使积灰加重;非均匀粒径中大直径液滴对蒸发影响较大,完全蒸发时间更长。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺,开展脱硫废水蒸发特性对比实验,结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程,分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响,并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分,表面成壳固化为半干颗粒;旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低,提高烟气温度有助于提升蒸发效率,降低出口灰分含水率;通过适当增大干燥塔尺寸,延长高温烟气在干燥塔内停留时间,可提升热量利用率,实现低气液比条件下的蒸发干燥;两类旁路蒸发工艺相比,旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀,蒸发性能略优于旁路烟道工艺。     

脱硫废水旁路塔雾化蒸发数值模拟

脱硫废水成分复杂难以回用，一些电厂已开始采用烟道雾化蒸发处理技术对其进行处理。脱硫废水直接喷入烟道会带来腐蚀、积灰、堵塞等问题，设置旁路蒸发塔对脱硫废水进行干燥是一种较好的选择。为研究此项技术，以某330 MW 机组为例，通过计算脱硫废水与烟气的热质平衡，确定了烟气抽取量，建立了物理模型，利用数值模拟的方法对烟气流场进行优化，对喷嘴布置方式、液滴直径、烟气温度等的选择进行稳态模拟。结果表明：抽取烟气量仅占总烟气量的2.27%，烟气流场即能够充满整个蒸发塔；三喷嘴的雾化蒸发效果可以使蒸发塔出口温度达到设计值120℃；液滴直径80 μm 以下，液滴颗粒无贴壁，液滴直径60 μm时蒸发效果好。为延长颗粒停留时间，使颗粒无贴壁、少团聚，宜采用烟气旋流方式、三喷嘴、60 μm雾化粒径以及600 K以上的入口烟气温度。     

富氧燃烧锅炉传热特征分析及设计优化

为了获得适用于富氧燃烧锅炉的设计方法,以200 MW 富氧燃烧锅炉为研究对象,通过理论计算得出：高烟温区段,富氧燃烧烟气中三原子气体浓度升高,导致辐射传热增强,受热面传热量要高于空气燃烧气氛。而在低烟温区段,烟气量减少导致流速降低,对流传热减弱,传热量小于空气燃烧气氛;在分析富氧燃烧锅炉传热特性基础上,提出了富氧燃烧锅炉烟气通流截面积、各换热面积的设计优化方法。相比空气气氛,在26%氧浓度条件下,富氧燃烧干循环锅炉各受热面烟气通流截面积减少15%～21%,湿循环减少13%～24%,干循环锅炉受热面减少9%～32%,湿循环减少7%～35%。富氧气氛燃烧条件下锅炉烟气流速能够达到锅炉设计规范要求,各受热面传热量与空气燃烧传热量基本保持一致。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺,开展脱硫废水蒸发特性对比实验,结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程,分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响,并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分,表面成壳固化为半干颗粒;旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低,提高烟气温度有助于提升蒸发效率,降低出口灰分含水率;通过适当增大干燥塔尺寸,延长高温烟气在干燥塔内停留时间,可提升热量利用率,实现低气液比条件下的蒸发干燥;两类旁路蒸发工艺相比,旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀,蒸发性能略优于旁路烟道工艺。     

气固两相流横掠圆管传热的研究

本文根据气固两相流横掠圆管的传热机理，建立了能综合考虑颗粒运动轨迹、颗粒与壁面的碰撞频率、碰撞角度、颗粒在壁面停留时间、颗粒与壁面接触面积、固体颗粒浓度、颗粒粒度、圆管位置、烟气流速和温度等因素对气固两相流传热影响的两维数学模型。模型通过对流场和颗粒场的计算可较好地模拟气固两相流传热过程的复杂性和随机性，模型计算结果与实验相吻合。本模型可为工程应用提供较可靠的计算方法。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发特性实验研究

脱硫废水旋转喷雾干燥技术是一种利用热烟气蒸发脱硫废水的零排放技术。开展了不同悬浮物（SS）含量的脱硫废水原水以及经浓缩的高盐废水的蒸发实验,采用可视化手段观察了脱硫废水在干燥塔内的蒸发特性,考察了脱硫废水喷雾蒸发过程中停留时间、进口烟气温度、气液比对蒸发特性的影响。结果表明,旋转喷雾蒸发工艺对高盐、高SS含量等复杂脱硫废水组分具有较佳的适应性;脱硫废水从旋转雾化器喷出后迅速蒸发,主蒸发区在雾化盘下方0.75~1.00 m区域内;随后是蒸发析出的未干盐分及未完全蒸发的废水液滴进一步蒸干至含水率低于2 %;烟气在喷雾干燥塔内的停留时间需要维持在20 s以上才能保证塔出口灰分含水率低于2 %;入口烟气温度越高,其塔底及塔出口的灰分含水率越低,在气液比为12 000 m³/m³（标准状态）的废水工况下,入口烟温为280 ℃时已经难以保证废水液滴良好蒸发;在入口烟气温度为340 ℃、气液比大于10 000 m³/m³（标准状态）时,塔底灰分含水率小于2%,蒸发效果良好。     

热管烟气换热器在湿法脱硫工艺中的应用及比较

石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中有几种换热器,热管烟气换热器具有传热效率高、流体阻力损失小、烟 气不泄漏、脱硫率高、没有附加动力消耗、运行及维护费用低等优点,该换热器更适合石灰石-石膏湿法烟气脱硫系 统。热管烟气换热器设计、制造时,应注意热管烟气换热器低于酸露点温度区的酸腐蚀;合理控制热管壁温;选择合适 的烟气流速;合理布置管排;采用合适的清灰方式和注意换热器中孔板的密封。     

锅炉烟气预干燥褐煤发电系统热经济性计算分析

对褐煤进行预干燥可以明显地提高直接燃褐煤电站发电效率,滚筒烟气干燥是应用最早的干燥方法。为此,文中建立了锅炉烟气预干燥燃褐煤发电系统的热经济性分析模型,并且利用该模型对某600 MW机组采用锅炉烟气干燥对发电系统热效率的影响因素进行了计算分析。计算结果表明采用锅炉烟气预干燥,在文中所述的基准工况下可以降低发电煤耗3.18 g(kW·h)1;烟气温度每变化10℃,节煤量变化1.1 g(kW·h)1;从1 kg褐煤中每多干燥出0.1 kg的水分,节煤量增加0.6g(kW·h)1左右;只有在烟气干燥机具备较高的热效率时,发电系统增加烟气干燥机后才能起到节能效果,烟气干燥机热效率每提高1%,在干燥程度分别为0.1、0.2、0.3 kg·kg1时,可分别增加节煤量0.1、0.16、0.23g(kW·h)1。     

干熄焦余热锅炉省煤器内传热的特性研究

针对干熄焦余热锅炉炉内省煤器传热特点,建立描述其内部传热的简化数学物理模型,并应用该模型对一台63．2t／h的干熄焦余热锅炉炉内省煤器烟气和蒸汽温度分布进行模拟,计算结果与实际运行过程具有较好的一致性,在此基础上分析了省煤器内部不同腐蚀及磨损情况对换热量分配的影响,并得出干熄焦余热锅炉省煤器内传热特性的研究结论。