循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器熱態(tài)實驗研究.pdf

1、當(dāng)今社會發(fā)展的兩大主題:能源與環(huán)境,而中國是能源消耗大國,環(huán)境污染問題更是不容樂觀,因此發(fā)展高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。循環(huán)流化床以其自身的特點順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢,成為了國際上新一代高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)。而今隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的高速發(fā)展,對電力資源的需求也日益增加,客觀上促成了我國大型電站循環(huán)流化床鍋爐的進(jìn)一步發(fā)展。由于外置式換熱器提高了大型循環(huán)流化床鍋爐對煤種的適應(yīng)性、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍以及解決了爐內(nèi)受熱面布置困難的問題,因

2、此備受關(guān)注。本文以某電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐配備的外置式換熱器為工業(yè)模型,以相似性原理為基礎(chǔ),根據(jù)Glicksman等學(xué)者總結(jié)的循環(huán)流化床相似準(zhǔn)則數(shù)為縮放依據(jù),進(jìn)行幾何比例為1:28的物理?；?。將外置式換熱器與熱態(tài)循環(huán)流化床實驗臺匹配,形成實驗臺系統(tǒng)。對外置式換熱器倉室內(nèi)傳熱系數(shù)的分布、影響因素等進(jìn)行研究,并觀察外置式換熱器內(nèi)循環(huán)灰定向流動的現(xiàn)象,研究其對換熱系數(shù)和倉室內(nèi)換熱管束傳熱偏差的影響。冷態(tài)實驗的目的是研究外置式換熱器內(nèi)的細(xì)

3、顆粒流化特性,并且為熱態(tài)實驗所需風(fēng)量、風(fēng)壓等提供可借鑒的控制參數(shù)。實驗結(jié)果表明:細(xì)顆粒流化質(zhì)量好,不會發(fā)生堵塞、溝流等不良流化狀態(tài)。熱態(tài)實驗研究,旨在解決以下幾方面的問題:①循環(huán)灰量變化對外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;②外置式換熱器運行參數(shù)(溫度、流化風(fēng)速等)變化對外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;③顆粒粒徑的大小對于外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;④實驗工況下外置式換熱器內(nèi)溫度分布;⑤修正了Veedendery經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式,加入了爐膛流化風(fēng)速

4、的無量綱準(zhǔn)則數(shù)對外置式換熱器灰側(cè)Nu數(shù)的影響因子,使其適合外置式換熱器的傳熱系數(shù)計算。通過本次試驗研究,得到了以下主要結(jié)論:①冷態(tài)實驗下得到的爐膛流化特性曲線與經(jīng)典流化特性曲線趨勢和走向相同;由于外置式換熱器2、3倉室形成了階段流化的現(xiàn)象,因此外置床的流化特性曲線較為特別,實驗所取工況范圍在其完全流化階段。②相同粒徑,相同外置式換熱器工況下,隨著爐膛流化風(fēng)風(fēng)速的增加,灰側(cè)平均換熱系數(shù)增加趨勢平緩。③在相同的爐膛流化風(fēng)工況下,床料粒徑越細(xì)

5、,則換熱系數(shù)越大。符合顆粒團(tuán)更新理論。④相同粒徑,相同循環(huán)物料量的情況下,隨著外置式換熱器內(nèi)各倉室風(fēng)速的加大,外置式換熱器內(nèi)灰側(cè)平均換熱系數(shù)逐漸增加,但增加趨勢驅(qū)于平緩,換熱系數(shù)存在最大值。⑤對于本實驗臺,外置式換熱器內(nèi)各倉室中間位置流化效果較好,靠近邊壁的區(qū)域由于邊壁效應(yīng)的影響,其混合和氣固兩相流動的劇烈程度遠(yuǎn)不如中間區(qū)域,因此中部的換熱系數(shù)很明顯大于兩側(cè)的換熱系數(shù)。⑥外置式換熱器內(nèi)存在循環(huán)物料定向流動現(xiàn)象,并對循環(huán)灰溫度產(chǎn)生影響。⑦

6、由實驗結(jié)果分析得到,傳熱系數(shù)受定向流動的影響不大。換熱量總體變化趨勢是沿灰流動方向逐漸減小(在換熱系數(shù)基本保持不變的情況下)。⑧由實驗數(shù)據(jù)得到,水平埋管周側(cè)平均換熱系數(shù)受到顆粒粒徑、換熱器內(nèi)顆粒濃度、流化風(fēng)速、管束所在位置、受熱面面積等因素的影響。⑨在爐膛流化風(fēng)工況不變的時,實驗所得結(jié)果與兩個基于鼓泡床和循環(huán)流化床密相區(qū)的計算傳熱系數(shù)的經(jīng)典經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比較,誤差都在允許范圍之內(nèi)(±20％之間),吻合度較好。⑩在循環(huán)灰量變化時,確保外置