冰丸侵徹高溫熔融粘結(jié)灰過程的機(jī)理研究.pdf

1、結(jié)渣是燃煤電站鍋爐運(yùn)行過程中最常見、最難解決的難題之一。結(jié)渣輕則增加傳熱熱阻、降低鍋爐熱效率;重則導(dǎo)致機(jī)組降低負(fù)荷運(yùn)行或者停爐，甚至發(fā)生惡性事故，造成人員傷亡。吹灰器的使用是目前解決鍋爐結(jié)渣問題的主要途徑，但現(xiàn)有的吹灰器存在著諸如受熱面受損、吹灰介質(zhì)耗量大、無法實(shí)現(xiàn)在線吹灰等缺陷。冰丸吹灰是一種新型的吹灰技術(shù)，它主要通過冰丸與灰渣之間的強(qiáng)大熱應(yīng)力來破壞灰渣的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使之龜裂脫落。冰丸吹灰對(duì)受熱面的損傷小，其吹灰介質(zhì)（冰丸）來源充足，且

2、可以實(shí)現(xiàn)在線吹灰，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ某壹夹g(shù)。
　　冰丸除灰過程中，冰丸首先侵徹煤灰的熔融流動(dòng)層，然后侵徹凝固底層，最終停留在凝固底層中冷卻凝固底層使之產(chǎn)生熱應(yīng)力破壞。熔融流動(dòng)層的非牛頓特性使冰丸的運(yùn)動(dòng)特性和熔融流動(dòng)層的傳熱特性相互耦合，為了保證冰丸能夠順利穿過熔融流動(dòng)層，有必要研究這個(gè)耦合過程。冰丸停留在凝固底層時(shí)，冰丸與凝固底層之間的大溫差產(chǎn)生了較強(qiáng)的熱應(yīng)力。當(dāng)冰丸連續(xù)發(fā)射時(shí)，熱應(yīng)力不斷積累最終導(dǎo)致凝固底層龜裂、脫落。因此，

3、冰丸與凝固底層熱應(yīng)力破壞過程決定了冰丸吹灰效果的好壞。本文通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬（VB模擬程序和ANSYS軟件）相結(jié)合的方法，針對(duì)這兩個(gè)過程的機(jī)理展開初步的探索性研究，主要做了以下三部分工作:
　　(1)為了驗(yàn)證VB程序的可行性，本文以2g/L的黃原膠溶液為研究對(duì)象，利用流變儀測(cè)定其在不同溫度下的流變特性;采用PIV技術(shù)獲得了冰丸侵徹黃原膠溶液過程的實(shí)驗(yàn)曲線?；邳S原膠溶液的流變特性，通過VB模擬程序?qū)Ρ枨謴攸S原膠溶液的過程進(jìn)行數(shù)值

4、模擬，并計(jì)算出冰丸的運(yùn)動(dòng)曲線。將數(shù)值結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了VB模擬程序的精確性和可信度。
　　(2)利用VB模擬程序模擬了冰丸侵徹灰渣熔融流動(dòng)層的傳熱-運(yùn)動(dòng)耦合過程，計(jì)算出了冰丸在不同初速度下的運(yùn)動(dòng)曲線。經(jīng)分析得到，當(dāng)冰丸的初速度達(dá)到160m/s以上時(shí)能夠順利地穿過熔融流動(dòng)層，抵達(dá)凝固底層。
　　(3)通過ANSYS對(duì)冰丸停留在凝固底層時(shí)的傳熱過程進(jìn)行有限元分析，計(jì)算出了凝固底層的熱應(yīng)力分布。經(jīng)分析，在0.5s時(shí)