循環(huán)流化床鍋爐布風(fēng)板風(fēng)帽特性及爐膛傳熱的研究.pdf

1、鍋爐是火力發(fā)電的三大主要設(shè)備之一。相比較其它鍋爐而言，循環(huán)流化床(CFB)鍋爐有著自身的特點和優(yōu)勢。尤其是作為先進(jìn)的清潔燃燒方式，其大型化以后，具有很好的市場競爭優(yōu)勢。但其大型化以后也隨即帶來了不少急待解決的難題。因此，對大型循環(huán)流化床鍋爐關(guān)鍵問題的研究具有重要的理論和實踐意義。本文針對循環(huán)流化床鍋爐中風(fēng)帽結(jié)構(gòu)、風(fēng)帽阻力特性、布風(fēng)板動壓不均勻性、風(fēng)帽射流在密相區(qū)穿透深度和軌跡以及爐膛內(nèi)氣固兩相傳熱等問題進(jìn)行了研究。 布風(fēng)板風(fēng)帽是

2、循環(huán)流化床鍋爐的重要燃燒裝置，風(fēng)帽的阻力設(shè)計是風(fēng)帽設(shè)計的基礎(chǔ)。風(fēng)帽的阻力大小對于循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性均起著重大作用。風(fēng)帽阻力與風(fēng)帽結(jié)構(gòu)類型、風(fēng)帽流通尺寸、風(fēng)帽內(nèi)流速大小等有關(guān)。本文第二章通過建立風(fēng)帽試驗臺，研究了鐘罩式、Γ型和對稱箭頭型和自主研發(fā)的側(cè)置箭頭式新型風(fēng)帽等四種典型風(fēng)帽結(jié)構(gòu)的阻力系數(shù)，并定性比較了四類風(fēng)帽的優(yōu)缺點，為工程設(shè)計中風(fēng)帽的選型提供有益參考。其中側(cè)置箭頭式新型風(fēng)帽應(yīng)用于包頭第一熱電廠兩臺470t/h 循環(huán)

3、流化床鍋爐的改造中，并取得很好的改造效果。 考慮到布置著大量風(fēng)帽的實際布風(fēng)板，其流化質(zhì)量與布風(fēng)板風(fēng)帽流量分配的均勻性密切相關(guān)。為了考察循環(huán)流化床鍋爐特有的環(huán)核流動結(jié)構(gòu)對均勻布風(fēng)板流動分配不均勻性的影響，本文第三章專門建立循環(huán)流化床試驗臺研究了改變床層厚度、流化風(fēng)量、床料類等因素對于布風(fēng)板布風(fēng)動壓的影響，試驗表明，這些因素都對布風(fēng)板布風(fēng)動壓產(chǎn)生影響，尤其是流化風(fēng)量影響最大。 風(fēng)帽噴射出的射流在密相區(qū)的行為，是一個重要的研究

4、課題。本文第四章基于動量定理，通過適當(dāng)?shù)暮喕?，建立了風(fēng)帽射流在密相區(qū)垂直穿透深度和斜向噴射時射流軌跡的物理模型，其中，風(fēng)帽射流豎直穿透床層深度方程為三次代數(shù)方程，該方程為經(jīng)典的Cartan方程形式，具有直接的理論解；斜向噴射密相區(qū)的射流軌跡方程為二階微積分方程，通過簡化得以應(yīng)用常規(guī)的差分方法進(jìn)行數(shù)值求解。同時，根據(jù)密度相近的?；瘲l件，建立了研究循環(huán)流化床密相區(qū)射流運(yùn)動的等效水模型試驗臺。實測射流穿透深度與射流軌跡與理論模型計算值基本吻合

5、。這兩個理論模型對于大型循環(huán)流化床風(fēng)帽結(jié)構(gòu)設(shè)計具有直接的指導(dǎo)作用。 第五章從循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)流動、燃燒和傳熱的特點出發(fā)，在合理修正、擴(kuò)充和細(xì)化前人模型的基礎(chǔ)上，建立了一個模擬循環(huán)流化床爐膛內(nèi)流動、傳熱模型。模型側(cè)重于描述床內(nèi)密、稀相區(qū)的流動特性和傳熱特性。模型考慮了邊壁和中心空隙率的差異，結(jié)果顯示：在密相區(qū)和稀相區(qū)轉(zhuǎn)變處，即下部近似鼓泡流態(tài)化轉(zhuǎn)變成湍流床和快速床的處，空隙率差異很大。另外，考慮了環(huán)核流動交界處的質(zhì)量交換和能量交