循环流化床锅炉炉膛的传热计算

结合以往对循环流化床(CFB)锅炉炉膛传热系数的研究成果,建立了CFB锅炉炉膛传热系数的计算模型,并对辐射传热系数和对流传热系数的计算分别进行了相应的分析.对某CFB锅炉在100%负荷条件下的炉膛传热系数进行了计算,并对影响该传热系数的主要因素进行了分析,包括受热面结构尺寸、床层温度Tb、工质温度Tf、工质侧传热系数af以及壁面黑度εw等.结果表明:该模型能够合理地反映出以上因素对CFB锅炉炉膛传热系数的影响.     

出口结构对CFB锅炉炉内顶部区域传热影响的初步研究

引入颗粒返混系数,计算长曲率半径出口、长T型出口、平直拐角出口等3种特殊CFB锅炉出口条件下的顶部传热系数,并与光滑出口条件下传热系数计算结果进行对照。结果表明:在任意炉膛出口条件下,炉膛顶部区颗粒团对流传热系数随颗粒返混系数的增加而增加;炉膛顶部总传热系数随着炉膛温度的增加而线性增加;炉膛顶部总传热系数随着固体颗粒粒径的增大而减少,但当粒径超过300mm后,总传热系数减少的幅度变缓;顶部区颗粒团对流换热系数与总传热系数均随物料循环流率的增加而增大。     

大型循环流化床锅炉热力计算软件的开发及应用

针对大型循环流化床(CFB)锅炉的设计需要,研究提出了CFB锅炉热力计算方法,建立了炉膛传热计算模型及外置床传热计算模型,以此为基础开发了适用于M型及H型炉型的CFB锅炉热力计算软件。该热力计算软件可开展大型CFB锅炉的设计计算和校核计算,通过210 MW和330 MW CFB锅炉的应用表明,所开发的CFB锅炉热力计算软件计算结果准确可靠,为大容量CFB锅炉的设计提供了有力工具。     

300MW循环流化床锅炉屏式受热面传热系数计算及其变化规律

根据300MW循环流化床（CFB）锅炉现场测试数据并结合以往CFB锅炉传热系数的研究成果,建立了屏式受热面烟气侧的传热模型,包括辐射传热模型和对流传热半经验公式．利用该模型对某300MWCFB锅炉在94％锅炉最大连续蒸发量（BMCR）工况下炉膛内屏式受热面的传热系数进行了计算,分析了屏式受热面管间节距、炉膛温度、工质温度、壁面黑度及烟气速度等因素对传热系数的影响．结果表明：烟气速度、炉膛温度和壁面黑度对传热系数的影响较大,所建立的传热模型能够合理地反映主要因素对CFB锅炉屏式受热面传热的影响．     

海拔高度对锅炉热力计算的影响

分析研究了高海拔环境下低气压对锅炉热力计算的影响.指出锅炉燃烧计算与大气压力无关;随气压降低,室燃炉、层燃炉炉膛内介质辐射放热能力降低;低气压对CFB锅炉炉膛内传热的影响可近似忽略不计;对于锅炉对流受热面,总传热系数随气压降低而缓慢增大.     

循环流化床锅炉物料浓度分布的影响因素分析

循环流化床(CFB)锅炉炉膛物料浓度分布直接影响炉膛内的传热特性和锅炉负荷。基于CFB锅炉炉膛内气固两相流动特性,建立了密相区以上区域的物料浓度数学计算模型。以1台1 060 t/h CFB锅炉为研究对象,数值计算分析不同煤种、给煤粒度分布、流化风速、分离器效率及床压降对炉膛物料浓度分布的影响,计算分析结果表明,CFB锅炉运行中,针对不同煤质,可以通过优化给煤粒度分布和床压降来调节炉膛上部的物料浓度分布,低挥发分煤种的给煤粒度分布中细颗粒的比例要大一些。分离器性能越好,床质量越好,在相同的流化风速和床压降下,炉膛出口处物料浓度随d50、d99的减小而增大。     

300MW循环流化床锅炉超温问题分析及解决

某自主研发生产的300MW循环流化床(CFB)锅炉在升负荷过程中出现尾部低温过热器、低温再热器管壁超温现象,根据CFB锅炉炉内的传热机理,分析了超温主要原因是锅炉床料太粗,造成炉膛稀相区的固体颗粒浓度小、炉膛传热系数小而使炉内受热面吸热量比例偏少,进而造成尾部低温过热器、低温再热器吸热量偏大而管子超温。通过将炉内大颗粒外排、补充筛分过的较细床料和石灰石等主要措施,完全消除了超温现象,保证了锅炉的安全运行。     

大型循环流化床锅炉炉膛内床压摆动的机理

针对单炉膛多分离器并联结构的大型循环流化床(CFB)锅炉在特定运行工况下出现的炉膛内床压摆动现象,通过建立多分离器并联的CFB锅炉主循环回路物料平衡模型,结合工业试验数据,定性分析了床压摆动过程中固体物料横向质量流量方向和数值的变化.结果表明:由炉膛两侧流动不平衡导致的固体物料横向流动是炉膛两侧存料量变化的主导因素;炉膛与返料器之间的物料交换对床压摆动具有一定的迟滞作用.     

300MW循环流化床锅炉热力特性的研究

为准确把握300 Mw循环流化床(CFB)锅炉的热力特性,针对目前国内3种典型300Mw CFB锅炉炉型,从炉膛、外置床的传热机理和传热计算角度出发,对不同炉型的热力特性进行了分析比较.结果表明:3种炉型CFB锅炉的热力特性均可满足蒸汽参数的要求,且热负荷分配合理.     

煤泥循环流化床锅炉NOx排放特性研究

为有针对性地进行CFB(循环流化床锅炉)锅炉设计以及优化锅炉运行参数,需了解煤泥CFB燃烧NO_x排放特性及其影响因素。本文通过对一台20 t煤泥循环流化床锅炉进行相应的测试分析,得到NO_x排放浓度随床温和氧量的变化规律。研究结果表明,维持锅炉炉膛过量空气系数1.2,下料层床温由800℃升到935℃的过程中,NO_x浓度由296 mg/m~3上升到341 mg/m~3;维持下料层床温905℃,烟囱中部烟气氧含量由9.3%升到10.5%的过程中,NO_x排放浓度由285 mg/m~3上升至377 mg/m~3。在控制下料层床温和炉膛氧含量这两个参数条件下,可使得烟囱中部NO_x排放浓度水平整体降低,平均排放不高于250 mg/m~3,整体保持在300 mg/m~3以下,符合限定地区污染物排放要求。在一定运行参数范围内,NO_x排放浓度随下料层床温升高而增大,随氧量升高而增大。     

无烟煤细颗粒在300MW CFB锅炉内停留时间分析

通过分析我国首台引进型300MWCFB锅炉燃煤特性与结构特点,研究了CFB锅炉燃烧系统各部分的具体结构对无烟煤颗粒炉内停留时间的影响。探讨了在各分燃烧系统内停留时间的计算方法,定量计算了300MWCFB锅炉BMCR工况下细颗粒的炉膛内停留时间和燃尽时间。研究发现:返料管内为还原性气氛,无烟煤颗粒与高温物料在返料管内混合,时间长达2min,热解过程主要发生在该阶段,这种结构极大地促进了无烟煤颗粒的着火和燃尽;炉膛是煤燃烧的主要区域,大颗粒主要在密相区流态化燃烧,直至燃尽;细颗粒燃烧主要发生在稀相区,其在该锅炉炉膛稀相区的停留时间大于其燃烧所需时间;具有一定的下倾角和凹槽的分离器入口烟道和排气中心筒底部缩口并偏置的绝热旋风分离器保证绝大部分的细颗粒返回炉膛,确保细颗粒在炉膛的停留时间超过其燃尽时间;以上结构形式是确保锅炉飞灰含碳量低的根本圆心,这为更大容量CFB锅炉的设计奠定理论基础。     

考虑横向物质传递的大型循环流化床锅炉动态建模研究

为了研究大型循环流化床(CFB)锅炉运行中出现的运行参数横向分布不均匀现象,在原有一维模型基础上,将炉膛沿宽度方向划分为4个并联回路,建立了准二维小室模型,每个回路内考虑炉膛内的传热、传质和燃烧以及并联回路之间的横向物质传递,并建立了包含风机、布风板、炉膛和分离器在内的风烟系统复合压降模型.对某660 MW超超临界CFB锅炉进行动态模拟,重点研究了特定工况下的床压横向波动现象,分析了床压波动过程中的横向物质传递速率.结果 表明:该准二维小室模型能够反映运行参数在炉膛内的横向分布情况;炉膛内物料横向扩散和对流的综合作用是产生床压周期性波动现象的原因.     

福建无烟煤粒度分布对循环流化床锅炉燃烧影响的工业实验

作者在一台20t/h循环流化床锅炉上进行了燃烧三种不同粒度分布的福建Ⅱ类无烟煤的工业实验，取得颗粒平均粒径与悬浮段颗粒浓度、飞灰含炭量以及悬浮段颗粒与炉膛温度等关系曲线。有关数据与结论对燃烧福建无烟煤的CFB锅炉的设计运行具有参考价值。 同时，作者对提高CFB锅炉热效率及降低飞灰含碳量提出了几点建议。     

物料循环系统对循环流化床锅炉床温影响

循环流化床(CFB)锅炉在燃用石油焦方面具有优势.在全烧石油焦时CFB锅炉效率可达93％,CO低于60 mg/Nm3,NOx排放在20 mg/Nm3以内,这得益于石油焦的高含碳量和低氮含量,但床温和过量空气系数要严格控制.提高煤的掺烧比例亦即燃料灰分增加能够提高炉膛物料浓度,在相同热输入条件下床温下降.理论计算发现,物料浓度增加了20％将导致换热系数上升约5％,对应地床温下降25℃左右,这与实际是一致的.根据理论分析,提出了减小循环量降低固体物料浓度可以提高床温的建议,该设想得到实践验证.     

循环流化床锅炉改变床压运行对SO_2排放的影响

针对CFB锅炉运行过程中床压降对炉内脱硫的影响问题,在1台135MW机组CFB锅炉上进行了现场测试,研究了该锅炉在不同负荷、不同床压的运行工况下排烟中SO2的浓度变化。运行实践表明,排烟SO2浓度并不随负荷升高呈现单调变化规律,这主要是由于床温对脱硫反应的非单调影响所导致。而床压降升高时,排烟SO2浓度基本呈现下降趋势。这是由于床压降升高时,炉膛下部颗粒浓度增大,有利于脱硫反应的进行,因此排烟SO2浓度下降。     

循环流化床二次风射流相关影响因素的数值模拟研究

采用欧拉-欧拉双流体模型,对某大型循环流化床锅炉炉膛内二次风射流的流动进行数值模拟,研究二次风动量、床内颗粒浓度、温度、颗粒物性等因素对二次风穿透性和气固两相混合的影响。结果表明,穿透深度与射流动量成正比,与颗粒浓度、颗粒密度和直径成反比。射流温度对射流深度也有影响。在正常工况下,该CFB锅炉的射流深度不足以穿透至炉膛中心,不能完全满足中心需氧量。因此,在二次风量一定的情况下,为保证二次风对炉内燃烧的混合效果,可以降低下二次风的比例来保证上二次风,在一次风完全可以满足流化要求的情况下,甚至可以考虑取消下二次风。解决大容量CFB锅炉炉膛设计的主要途径可以在适当增加炉膛宽度的同时通过加大炉膛深度来满足进行放大。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。     

给煤对大型CFB锅炉床温均匀性的影响

相比传统炉型,大型循环流化床(CFB)锅炉炉膛宽深比大幅增加,炉膛下部床温在沿宽度方向上的分布特性对锅炉性能的影响更加显著。为明确炉膛下部床温的影响因素,在大型电站CFB锅炉上设计并完成了5个不同工况下的床温调节试验。试验结果表明:炉膛出口在宽度方向上的非对称布置导致左右侧炉膛的流动状态偏差较大;两侧墙受热面的冷却作用是侧墙附近存在明显床温梯度的主要原因;低负荷工况下调节各播煤口给煤量的效果要优于高负荷工况;在给煤系统设计中应考虑给两侧给煤机出力留出一定的裕度,以满足局部床温调节的需求。     

循环流化床锅炉传热数学模型研究

在国内外研究的基础上,结合环－核结构的流动模型建立了循环流化床锅炉的传热数学模型。利用该模型对循环流化床锅炉的对流、辐射传热特性进行了仿真研究,并对结果进行分析。仿真结果表明,循环流化床锅炉的对流传热系数与截面平均颗粒体积份额有密切关系,而辐射传热系数与环形区内温度密切相关;循环流化床锅炉辐射传热占总传热的份额随炉膛高度的增加而增大．     

基于煤种通用模型的单煤种燃烧一维计算研究

为快速了解炉内煤粉燃烧的燃尽率和炉膛燃烧的温度分布,采用傅维标的煤种燃烧通用模型,从煤焦反应动力学入手,建立了沿炉膛高度方向的一维宏观模型。通过对煤粉的挥发分和煤焦燃烧的合理简化,考虑炉膛煤粉颗粒的燃烧的影响,以煤种的煤质参数作为计算参数,采用煤粒等密度模型,分别计算不同燃烧层的不同粒径煤粉颗粒在炉膛气氛下的燃烧速率,从而得到整个颗粒群在炉膛的燃烧情况。针对某电站褐煤锅炉的具体实例,将本模型计算得到的煤粉燃尽率和炉膛温度分布与现有文献的数据相符,并以此分析了主要操作参数对该锅炉煤粉燃尽率和炉膛温度分布的影响。     

300MW CFB锅炉翻床的处理

根据300MW CFB锅炉床压分布的特点,分析了CFB锅炉的翻床现象及原因,提出了可采取的预防措施及翻床后的处理方法,认为对双支腿结构CFB锅炉避免炉膛两侧床料失衡造成翻床是有效的。