循环流化床锅炉颗粒浓度二维分布及传热特性的研究

摘要

面对日益严峻的环境和资源问题，近几年我国的循环流化床锅炉技术飞速发展，全国装机容量不断扩大，对锅炉稳定运行水平提出更高的要求，所以研究循环流化床锅炉炉内气固流动、传热及燃烧对提高锅炉燃烧效率及高效运行有重要的意义。
　　本文先对一台运行的300MW裤衩腿型循环流化床锅炉做了密相区的压降试验，得到该炉密相区平均颗粒浓度随负荷的变化情况，并分析了流化风速和床料量对密相区物料浓度的影响，由此得到密相区空隙率及压降的数据，为下一步工作中流动模型和描述二次风动量提供参量。重点对循环流化床锅炉稀相区气固流动和传热展开模拟研究，以平朔煤矸石一次破碎试验得到的粒径分布作为宽筛分模型的数据，建立环核结构的流动模型及颗粒团更新模型的传热模型。依据现场炉内温度测点对模型中床温进行了修正，模拟研究炉内传热特性，计算了不同负荷下模型中重要参数颗粒团壁面覆盖时均份额、对流传热系数、辐射传热系数及总传热系数沿炉高的分布。同时，依据现场运行数据床温、一二次风量比、含氧量百分比及用软测量方法得到的循环倍率等影响炉内传热的因素，研究了传热系数受以上因素影响的变化规律。
　　飞灰含碳量是反映炉内燃烧状况的重要指标之一，对循环流化床锅炉飞灰含碳量的影响因素进行研究，在不同的稳定工况下，从入炉粒径的分布、床层温度、一二次风量比、省煤器出口烟气含氧量、二次风动量几个方面对飞灰含碳量的影响进行试验和分析。
　　由试验和模拟结果可知，锅炉在较高负荷下运行时，负荷的波动对颗粒团壁面覆盖时均份额影响较小，继而对炉内对流换热影响较小。炉内环形区温度沿床高的偏差随负荷升高略有减小，且对辐射换热影响比对流换热大。一二次风量比与传热系数呈负相关，床温与传热系数呈正相关，要使炉内传热效果最佳，需合理控制一二次风量比和床温，使省煤器出口氧含量在处于一个最佳值，同时循环倍率应控制在最佳范围。一二次风量比与飞灰含碳量呈正相关，省煤器出口烟气含氧量、二次风动量和床温均与飞灰含碳量呈负相关，并且二次风动量和一二次风量配比对飞灰含碳量的影响程度较大，而省煤器出口氧量和床温的影响相对较小。