循环流化床锅炉炉内传热研究

在以往对循环流化床锅炉炉内传热理论研究的基础上,发展了一种循环流化床锅炉炉内传热计算模型,对颗粒团覆盖壁面的时均份额、颗粒分散相辐射传热系数进行了合理的修正。此外,在以往的模型中没有考虑核心区辐射换热的影响,对此给予了补充。进而提出了更为完整的炉内传热模型。利用该模型,以一台300 MW循环流化床锅炉实例为基础进行了锅炉传热计算,探讨了空隙率和颗粒直径对炉膛传热系数的影响。     

富氧燃烧下循环流化床锅炉稀相区传热模型研究

参考国内外相关循环流化床锅炉的传热模型,建立了富氧燃烧条件下循环流化床锅炉稀相区传热模型,对影响传热系数的主要参数进行研究,发现富氧条件下循环流化床锅炉稀相区的传热系数并没有明显变化,烟气成分变化对传热系数的变化影响不大,影响传热的主要因素为循环灰和炉温,并通过试验进行验证。本模型能够较好地反映循环流化床锅炉的传热过程,为富氧燃烧下循环流化床的设计提供参考。     

600MW循环流化床锅炉水冷壁和中隔墙传热特性

采用结合颗粒动力学的双流体模型,利用FLUENT软件计算600MW循环流化床锅炉炉膛内气固三维流场,将水冷壁、中隔墙表面气固三维流场结果与循环流化床颗粒团更新传热模型相结合,得到水冷壁、中隔墙传热系数三维分布和热流密度。结果表明,炉膛的气固流动呈双环核结构分布,在水冷壁及中隔墙表面均存在贴壁下降颗粒团;炉内受热面传热系数受其表面的气固流场参数影响大,尤其是颗粒浓度;水冷壁、中隔墙传热系数轴向分布相似,沿床高增加,颗粒团壁面覆盖率减小,对流传热系数减小,辐射传热系数增大,总传热系数和热流密度逐渐减小;炉膛四角以及水冷壁和中隔墙的夹角处存在相对较高的传热系数和热流密度。     

循环流化床锅炉内颗粒流传热研究

流化床内的传热现象已经有相当广泛的研究。但由于循环流化床锅炉影响因素多、测量复杂,绝大部分循环流化床传热研究都是在实验设备内进行的,由于循环流化床设备的放大问题一直没有很好解决,实验室中的数据要推广到工业应用上还需要进一步研究。大型工业循环流化床锅炉在国内发展迅速,锅炉内的传热问题急需解决,因为关系节能降耗。在一台国产大型循环流化床锅炉上测量实际运行数据,研究炉膛换热现象。测量数据显示:循环流化床炉内传热系数与锅炉机组负荷、烟速、稀相区压降有密切关系。     

超/超临界循环流化床锅炉整体数值模型

建立和发展了一个适用于大型超/超临界循环流化床锅炉的综合数值模型。该模型不仅能够预测锅炉的燃烧、传热及污染物排放特性,还同时考虑水冷壁管内外传热及水动力耦合过程。模型的流场基于欧拉两相流模型和EMMS曳力模型;燃烧采用考虑了水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧、气相反应以及燃烧污染产物等过程的组分反应模型,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,考虑水冷壁内工质超临界状态下的热工水动力过程,在燃烧模型中对炉内、外进行耦合计算。提出的循环流化床锅炉整体模型成功应用于炉膛容积为1300m3的350MW(e)超临界循环流化床锅炉,得到炉膛气固流场、温度、热流、包括硫、氮化合物的燃烧产物三维分布结果。     

循环流化床锅炉炉膛内辐射换热计算方法探讨

对比了两种循环流化床（ＣＦＢ）锅炉炉膛内求取辐射换热系数的方法；计算表明：炉内稀相区辐射换热系数占总传热系数的６５％左右．     

流化床内颗粒碰撞传热的理论研究

流化床内颗粒碰撞传热对床内传热规律具有重要影响。在分析颗粒碰撞传热机理的基础上，建立了一个新的颗粒碰撞传热理论模型，该模型综合考虑了固体颗粒内部导热热阻及颗粒间接触热阻对颗粒碰撞传热的影响。利用该模型及离散元素方法（DEM），对流化床内床层与壁面的碰撞传热系数在颗粒层次上进行了模拟，模拟结果与Syamlal等人采用颗粒相拟流体模型的计算结果以及Ozkaynak等人的实验结果相一致。但与Syamlal等人所用模型相比，该文模型所需主观假设较少。     

300MW富氧燃烧循环流化床炉内燃烧及传热特性研究

对富氧燃烧循环流化床锅炉炉内燃烧及传热特性进行了研究.考虑了气体辐射对传热系数的影响,建立了循环流化床锅炉在富氧燃烧下的燃烧及传热模型.在不同氧气浓度(如30％,50％,70％氧气浓度)下,分析了颗粒粒径、空隙率等对炉内传热的影响,得到各参数对富氧条件下的循环流化床传热参数影响曲线.以某300 MW循环流化床锅炉机组为...     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

分区流化床内床料的横向迁移和传热特性

在自建的水平循环分区流化床冷态实验台上,采用示踪剂法和传热探针法,分别研究了分区流化床内床料的迁移特性和探针的传热特性;分析了流化风速、颗粒粒径、隔板高度、引射风量、探针位置和取向等因素对传热、传质特性的影响。研究表明：随着流化风速、初始床高和引射风量的增加,颗粒迁移量增加;在相同流化风速条件下,低床区的抛撒量明显高于高床区。当流化风速超过最小流化风速,传热系数随流化风速的提高迅速增加,且达到最大值,然后稍有下降;传热探针背风面的传热系数总体上比迎风面的大;传热系数随床高的增加呈现下降的趋势。总体上,颗粒横向迁移对传热效果的提高有利,在颗粒稳定迁移条件下传热系数的提高值约为30%。     

水冷壁热流密度测量与误差分析

循环流化床锅炉水冷壁的热流分布是开发超临界循环流化床锅炉的基础。测量水冷壁背面上的两点温度可以用来大规模测量水冷壁的热流密度。分析了热流密度、床侧温度、水侧换热系数、水侧温度等与水冷壁背面温度差的关系。考察了实际中热电偶布置的位置偏差对热流密度测量计算的影响。     

旋流流化床密相区埋管传热的冷态试验研究

在自建的旋流流化床冷态实验台上，采用基于微型热流密度感应薄膜制成的传热探针，测量了旋流流化床中埋管与床料的传热系数，研究流化风速、颗粒粒径、探针位置和密相区二次风射流等因素对埋管传热系数的影响。结果表明：当流化风速超过最小流化风速，传热系数随流化风速的提高迅速增加，并且会达到最大值，然后会稍有下降；传热系数沿探针的周向是变化的，背风面的传热系数总体上比迎风面的大；垂直于旋流方向布置探针的纵向传热系数高于平行旋流方向布置的横向传热系数，合理的颗粒级配和二次风射流有利于旋流的形成和传热效果的增强。     

富氧燃烧循环流化床锅炉炉内传热特性

针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30％、50％、70％气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。     

超低浓度煤层气在流化床燃烧过程中相间的传热传质特性

气泡相和乳化相间的传热传质对超低浓度煤层气在流化床中的燃烧有重要的影响。基于流化床内能量平衡和质量平衡的建立了数学模型,结合催化动力学实验,研究了相间传热传质系数的变化,分析了床层温度、颗粒粒径、气泡直径、进气甲烷浓度对相间的传热传质特性的影响。研究表明:床层温度、颗粒粒径增加时,传热系数减小、传质系数增大、出口处无量纲甲烷浓度减小;存在一个临界气泡尺寸使相间的传热系数最大,颗粒粒径增大时,临界气泡尺寸略减小、出口处无量纲甲烷浓度增加;进气甲烷浓度对传热传质系数影响较小。     

300MW CFB锅炉滚筒冷渣器传热模型分析及计算

在对CFB锅炉滚筒冷渣器传热模型分析的基础上,利用正交试验方法对秦皇岛秦热发电有限责任公司6号炉3号滚筒冷渣器进行了影响其传热的分析试验,并进行了热量平衡计算。结果表明,滚筒冷渣器传热模型分析较为合理,在影响滚筒冷渣器传热的3个因素中,排渣粒径的影响最大,填充量的影响其次,转速的影响最小。为此,建议在排渣量少时,尽量少启动冷渣器,并使其填充量达到40%左右为宜。同时,还可采取降低入炉煤粒度以及保证合理的转速等方法,以提高滚筒冷渣器的传热系数。     

循环流化床内烟气脱硫模拟分析

基于气固两相流双流体模型及床内浆滴蒸发和SO2吸收过程的分析，该文发展了循环流化床烟气脱硫过程的双流体，蒸发脱硫模型。采用恢复系数修正颗粒与颗粒团、壁面之间碰撞影响，合理解释固相含率沿径向分布特性；引入颗粒相湍能和湍能耗散率描述颗粒团的脉动过程，分析不同表观气速和颗粒循环量时床内颗粒相轴向速度沿径向变化规律，及颗粒团形成和脉动对浆滴蒸发和脱硫效果的影响。分析指出颗粒团的形成可减小浆滴蒸发速度，增强脱硫效果。     

循环流化床炉内传热特性分析

该文分析了循环流化床锅炉的炉内传热特性，分析比较了循环流化床锅炉与煤粉炉在传热特性上各自的特点，并以实例计算验证了循环流化床炉内传热特性的正确性。