無(wú)煙煤循環(huán)流化床內(nèi)流動(dòng)、燃燒與磨損的研究.pdf

1、近年來(lái)，CFB鍋爐技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其良好的運(yùn)行特性成為燃燒無(wú)煙煤的首選。由于CFB內(nèi)的流場(chǎng)復(fù)雜，造成目前對(duì)于CFB內(nèi)的流動(dòng)、燃燒以及磨損特性缺乏深入了解；同時(shí)現(xiàn)有的研究大多局限于圓形截面流化床，對(duì)矩形流化床內(nèi)的流動(dòng)、燃燒及磨損特性缺乏系統(tǒng)研究。本文以中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司130t/h無(wú)煙煤CFB鍋爐為原型，對(duì)矩形截面流化床內(nèi)的流場(chǎng)以及磨損特性進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)廣東粵陽(yáng)電廠(chǎng)440t/h無(wú)煙煤CFB鍋爐進(jìn)行了燃燒優(yōu)化分析。旨在通過(guò)

2、對(duì)無(wú)煙煤CFB鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行全面分析，為合理組織爐內(nèi)燃燒過(guò)程，降低爐內(nèi)磨損，優(yōu)化和改善該類(lèi)型鍋爐的運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)。 首先根據(jù)中國(guó)鋁業(yè)貴州分公司130t/h無(wú)煙煤CFB鍋爐為原型建立了矩形流化床鍋爐冷態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，并采用PIV技術(shù)和光纖探針系統(tǒng)測(cè)量了矩形冷態(tài)流化床內(nèi)的流場(chǎng)特性。結(jié)果表明：爐內(nèi)結(jié)構(gòu)對(duì)流場(chǎng)特性有重要影響。密相區(qū)顆粒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程主要是以氣泡尾跡攜帶上升為主。受爐膛后墻漸擴(kuò)截面的影響，顆粒更容易對(duì)后墻形成較大沖刷。過(guò)渡區(qū)后墻防

3、磨層的存在，加劇了顆粒從截面中心向后墻的橫向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，顆粒對(duì)后墻的沖擊明顯，同時(shí)在臺(tái)階處形成一個(gè)局部高濃度區(qū)域，造成因截面突變而引起的臺(tái)階效應(yīng)。稀相區(qū)顆粒受角落效應(yīng)和出口效應(yīng)的影響，在前墻與左墻的夾角處磨損嚴(yán)重。爐膛出口左墻的顆粒受到出口效應(yīng)的強(qiáng)烈影響，已經(jīng)不再呈現(xiàn)環(huán)核流動(dòng)分布；爐膛出口前墻左角的沖刷現(xiàn)象更劇烈。顆粒濃度由中心到邊壁處逐漸增加，隨著軸向高度的增加，顆粒濃度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。隨著截面氣速的增加，邊壁處的顆粒濃度變化要大于

4、中心區(qū)域。 為了研究分級(jí)送風(fēng)對(duì)矩形CFB內(nèi)流場(chǎng)特性以及磨損特性的影響，采用雙流體模型對(duì)不同截面風(fēng)速、一二次風(fēng)配比、上下二次風(fēng)配比、前后二次風(fēng)配比、顆粒直徑、出口結(jié)構(gòu)、噴入角度、噴入動(dòng)量下的顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬。并對(duì)不同燃燒工況下的產(chǎn)物分布特性進(jìn)行了分析和比較，得到了改善爐內(nèi)燃燒狀況以及磨損分布的一些有效措施：合理控制爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)，降低爐內(nèi)平均截面風(fēng)速；適當(dāng)增加二次風(fēng)的份額；對(duì)于前后二次風(fēng)采用均勻配比；選擇合理的給煤粒徑

5、分布；減小爐內(nèi)的不規(guī)則區(qū)域存在；降低二次風(fēng)的噴入動(dòng)量；采用較大的二次風(fēng)噴入角度。 對(duì)燃用無(wú)煙煤的CFB鍋爐的優(yōu)化測(cè)試結(jié)果表明，運(yùn)行參數(shù)對(duì)灰渣含碳量、排煙溫度和鍋爐效率以及污染物排放有很大影響，尤其是氧量、一二次風(fēng)比、負(fù)荷、床溫、床壓和Ca/S比等。適當(dāng)增加稀相區(qū)的氧氣濃度有利于無(wú)煙煤的燃盡；煤質(zhì)改善后有利于提高鍋爐效率；適當(dāng)增加二次風(fēng)配比有利于改善無(wú)煙煤的燃燼。并且根據(jù)優(yōu)化測(cè)試結(jié)果給出了有利于鍋爐良好運(yùn)行的參數(shù)。 改變配