CFB锅炉炉膛稀相区颗粒浓度分布研究

为了了解大型循环流化床(CFB)锅炉炉内颗粒分布的基本规律,在一台465 t/h CFB锅炉和一台截面积0.3 m×0.3 m、高4 m的CFB锅炉冷态试验台上对炉膛稀相区颗粒浓度分布规律进行了试验研究.根据试验结果,提出了一种描述稀相区轴向颗粒浓度的简单方法,即已知稀相区轴向任意两点的压力或任意位置的颗粒浓度,可得到整个稀相区的轴向颗粒浓度分布.     

循环流化床锅炉床压降对飞灰含碳量的影响

在135MWe再热CFB锅炉上对床压降对飞灰含碳量的影响进行了试验,并进行了机理分析。降低炉膛床压降运行,可以降低底部密相区和过渡区物料浓度,增加二次风的穿透能力,使得更多氧气进入中央贫氧区,加强气固混合并提高碳的燃烧效率,进而降低了飞灰中的碳含量。     

不同返料偏差下大型CFB锅炉炉内颗粒浓度分布特性的数值模拟

根据实炉测试获得的风量分配参数,采用欧拉-拉格朗日方法对某300MW亚临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉炉内气固流场进行了数值模拟,得到了不同返料偏差下炉内颗粒浓度的分布特性以及横向扩散强度沿炉高的变化。结果表明:返料偏差在±30%以内时,上二次风口以上区域沿炉膛高度、深度以及宽度方向颗粒浓度的平均相对偏差均在8%以下,炉膛各出口颗粒质量流率百分比变化在±1.60%以内;实炉运行时的返料偏差不是造成分离器颗粒流率偏差的主要原因,即使返回炉内的循环灰量偏差达30%,这一偏差的80%以上会消失在密相区中;在炉膛高度方向上,密相区颗粒的横向扩散远远强于稀相区,返料偏差对横向扩散的影响主要集中在密相区。     

六回路循环流化床颗粒浓度及循环流率实验研究

在六回路循环流化床冷态实验台上,采用差压法和积料法分别测定床内的颗粒浓度分布和物料循环流率,实验研究运行参数对颗粒浓度分布和循环流率的影响规律。结果表明,六回路CFB颗粒浓度分布与单回路CFB相似,沿炉膛高度呈下浓上稀的分布,炉膛出口区的颗粒浓度和速度决定了物料循环流率。当空截面气速增加时,炉膛出口区的颗粒浓度和速度均增大,六回路的循环流率大幅度增加。当二次风率小于30%时,对颗粒浓度和循环流率影响不大。颗粒浓度和循环流率随静止床高增加而增加。颗粒粒径增大时,密相区颗粒浓度增加,稀相区颗粒浓度减小,循环流率减小。基于炉膛出口区颗粒浓度和颗粒速度计算的循环流率理论值与实验数据比较吻合。     

600MW超临界循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

利用Fluent软件对某600 MW超临界裤衩腿六分离器循环流化床锅炉炉膛的气固流场进行数值模拟研究.模拟采用双流体模型,分析炉膛颗粒浓度轴向分布,颗粒浓度与轴向速度的径向分布以及六分离器气同流率的不均匀性.结果表明:颗粒浓度的轴向分布呈稀密两相区分布;裤衩腿区内墙有较浓颗粒回流;稀相区颗粒呈双环核分布,中隔墙及前后墙回流明显;中隔墙边壁及间隙区颗粒浓度高于侧墙边壁浓度;悬吊屏屏间隔区域颗粒浓度比悬吊屏外侧区域颗粒浓度低;六分离器中中间位置固相颗粒质量流率高于两边位置,两边位置差别不大.     

大容量CFB锅炉热循环回路特征参数研究

热循环回路是循环流化床(CFB)锅炉的关键系统,其循环流动特性和热力特性直接影响CFB锅炉的安全经济运行.对CFB锅炉热循环回路的流化特征参数的密相区流化速度、稀相区流化速度、固体流率、分离器入口固气比及灰浓度,以及热力特性参数的炉膛截面热负荷、床温、炉膛及分离器燃烧份额、颗粒介留时间等重要参数进行了系统的分析研究,提出了相应的计算方法和选取原则.     

410t/h循环流化床锅炉防磨梁对边壁气固流场影响的数值研究

对410 t/h循环流化床(CFB)锅炉加设多阶防磨梁前、后炉内气固流场分布规律进行数值模拟,研究了加设防磨梁后对炉膛内固相平均浓度、边壁区域固相浓度和轴向速度分布的影响。结果表明:炉内加设防磨梁后,炉膛密相区颗粒平均质量浓度有所下降,而稀相区略有增大;无防磨梁时,四周边壁颗粒浓度分布较为均匀;加设防磨梁明显破坏了边壁颗粒下降流的连续性,且四周边壁颗粒浓度分布规律存在较大差异;2层防磨梁之间边壁下降流颗粒浓度的增加速度远远大于无防磨梁时此区间的增加速度,且最下层防磨梁区间与其他防磨梁区间颗粒浓度分布存在较大差异;无防磨梁时,炉膛后墙颗粒浓度分布与其他边壁存在较大差异;加设防磨梁后,只在后墙出口区域存在明显差异;加设防磨梁后,边壁区域颗粒下降流总体速度随床高降低而减小,与无防磨梁时趋势相反,能明显减轻炉膛中下部磨损较为严重区域的壁面磨损。     

440t/h循环流化床锅炉运行及燃烧模拟计算

对某电厂440 t/h超高压循环流化床(CFB)锅炉燃烧情况进行模拟计算,计算结果和运行结果吻合很好。通过模拟不同一二次风比例、上级二次风位置、过量空气系数对CFB炉膛温度、SO2及NOx排放分布的影响,分析运行操作参数合理性,为440 t/h CFB锅炉的运行优化提供理论依据。     

循环流化床锅炉放大特性与紧凑化设计

放大特性是循环流化床(CFB)锅炉大型化的重要技术问题,炉膛放大设计需要研究二次风的穿透性、给煤和循环灰的扩散均匀性及气固流动稳定性等炉内过程.提出了CFB锅炉放大设计的基本原则和炉膛有效高度的计算公式,并对CFB锅炉放大设计的关键技术进行了分析.通过实炉测试和数值模拟,可指导CFB锅炉的放大设计,以确定锅炉最佳性能时的最合理结构尺寸.紧凑化是CFB锅炉大型化的重要趋势,对外置换热器、分离器等关键部件的紧凑化设计方法进行了分析讨论.     

循环流化床一、二次风管网特性及风机选型研究

通过分析循环流化床（circulating fluidized bed,CFB）锅炉一、二次风的管网特性,并结合电站CFB锅炉的运行参数,对大型CFB锅炉一、二次风机的选型进行了研究。结果表明：CFB锅炉一次风所需最大风量与最高压头不在同一工作点上,具有与煤粉锅炉一次风完全不同的管网特性。CFB锅炉二次风的管网特性与煤粉锅炉二次风的管网特性类似,不同之处在于其管网阻力中增加了由炉内颗粒浓度产生的压降;CFB锅炉一次风机选型时应使管网特性曲线完全落在风机的性能曲线内,并采用能耗较低的变速调节或入口导叶调节。CFB锅炉二次风机选型原则与普通离心风机选型原则类似,但应估计出由颗粒浓度所产生压降的大小,对300 MW CFB机组来说,其值在5.5~7.5 kPa范围内。     

330 MW循环流化床锅炉炉膛壁面颗粒浓度分布测量

循环流化床(CFB)锅炉炉膛内固体颗粒浓度对炉膛水冷壁传热、炉内温度分布和受热面磨损影响较大。在某台亚临界330 MW机组CFB 锅炉炉膛水冷壁上开设测孔,利用颗粒取样抽屉装置对炉膛内的局部颗粒浓度进行测量,研究炉膛近水冷壁区域的颗粒浓度水平分布。结果表明,在距离壁面1m范围内,颗粒浓度随着与壁面距离的增加而减小,相同高度的中心区内颗粒浓度基本保持不变;测孔所在高度越高,颗粒浓度越小;炉膛空截面风速的增加将使炉膛上部测孔的颗粒浓度增加;回归得到近壁面颗粒浓度水平分布关联式,利用关联式计算近壁面颗粒浓度误差小于20％。     

超高参数二次再热循环流化床锅炉技术可行性分析

本文通过对比煤粉（PC）锅炉与循环流化床（CFB）锅炉在蒸汽参数、受热面布置、调节手段等方面的不同,发现CFB锅炉燃烧特点适合采用超高参数的二次再热技术。研究结果表明:CFB锅炉炉膛内受热面传热温压低于PC锅炉,但由于CFB锅炉炉膛内存在大量的循环物料,其高温受热面的传热系数和热负荷都高于PC锅炉;CFB锅炉炉膛燃烧均匀,其高温级受热面的汽温偏差、壁温偏差能得到很好的控制;CFB锅炉二次再热的布置方式更灵活,可以将二次再热器布置在尾部双烟道或外置床中,而且,在CFB外回路中可以布置蒸发过热器和再热器等多种受热面,这样可使炉膛高度明显降低,从而使CFB锅炉的成本降低;CFB锅炉调节手段更加灵活,在运行过程中可以通过调整炉膛内部颗粒质量浓度,再结合烟气再循环和流态重构技术对炉膛内高温受热面的热负荷和蒸汽温度进行调节。     

褐煤锅炉燃用烟煤的数值研究

应用K-ε双方程湍流模型和双流体模型对某厂670t／h六角切圆燃烧锅炉炉内空气动力场和气固两相流场进行了数值模拟。安排了与工业试验对应的燃用褐煤工况和改烧烟煤可能出现的工况，得到了炉内气相速度矢量场、静压力分布、湍流动能分布、气固两相的速度矢量场和颗粒相浓度分布等，分析了在不改变锅炉整体结构和布置的基础上改烧当地烟煤的可行性。通过对比发现，当燃用烟煤l、2、4、5号磨煤机投入运行时，角部二次漩涡较小，炉膛上部颗粒浓度相对集中于炉膛中心，适合于锅炉的经济运行。工业试验也表明，改烧烟煤后，锅炉效率提高1．39％，排烟温度降低10℃，主蒸汽参数、再热蒸汽参数、各段烟风参数和汽水参数无明显变化。     

CFB内煤层气/煤混烧技术中气相入口位置对炉内固相运动特性影响

运用欧拉双流体模型,针对循环流化床复合燃烧技术,建立了描述其炉内气固运动特性的三维数学模型,研究分析了CFB复合燃烧技术中不同气相进料位置及不同二次风速度对炉内气固运动特性的影响,结果表明不同的煤层气燃烧器布置位置对颗粒浓度有重要影响,不同二次风速下,煤层气燃烧器布置位置为距布风板2m时,流动状态较稳定,而且能够在悬浮段形成高浓度颗粒流,能使燃料在炉膛整个上升过程中都处于高温燃烧氛围中.     

75 t/h双速CFB锅炉炉膛结构优化数值模拟

由于结构特殊,高低双速循环流化床(CFB)锅炉炉膛内部气固两相流密相区和稀相区颗粒质量浓度的变化增强了受热面处对流换热,但同时也加剧了对金属受热面的冲击磨蚀。为解决二者间的矛盾,本文采用欧拉-拉格朗日方法对某燃用高比例煤泥的75 t/h高低双速CFB锅炉炉膛内气固两相流进行冷态数值模拟,通过仿真计算得出了该炉膛结构内部气体与固体颗粒的流动速度和质量浓度的变化规律,在相同边界条件下研究炉膛稀相区和密相区的截面比对炉膛壁面磨损与对流换热的影响,得到了优化后的炉膛结构参数。结果表明,炉膛壁面的磨损量比值和对流换热系数均随炉膛截面比的增大而降低,综合考虑后,建议该炉膛截面比选择在82.5%～92.5%较为合适。将该建议值应用于实际电厂锅炉炉膛结构技术改造后,锅炉运行情况良好。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

生物质电厂CFB锅炉炉膛内部结团现象研究

基于五河凯迪生物质电厂CFB锅炉分系统、整套及72+24 h试运调试全过程,经过调试试验结果找出一套分离器堵灰及炉膛结团解决方案。试验发现,江西江联能源环保股份有限公司生产的KG65-450/5.29-FDJ1型中温次高压、单汽包自然循环生物质燃料CFB锅炉在运行过程中极易出现分离器堵灰及炉膛结团现象。试验结果表明:运行过程中,多种生物质燃料混烧、少量连续补料排渣置换炉内床料、低温控制(包括炉膛密相区床温、分离器入口温度、返料器温度)以及锅炉密相区下二次风的配比能在很大程度上解决炉膛结团现象。     

大型循环流化床锅炉炉膛颗粒速度的光学测量

循环流化床锅炉炉膛内的颗粒速度分布对炉内燃烧、传热和受热面磨损均具有重要影响。在一台330 MW循环流化床锅炉炉膛水冷壁上开设测孔,利用水冷激光光纤测枪结合互相关计算对炉膛内的颗粒轴向速度进行了测量,研究了炉膛近水冷壁区的颗粒轴向速度水平分布、“环-核”边界层厚度、颗粒团贴壁下滑速度以及气固相滑移速度。结果表明,炉膛贴壁面位置颗粒轴向速度为负值,随着与壁面距离的增加,颗粒轴向速度逐渐转为正向,颗粒由下降流过渡到上升流动。颗粒“环-核”边界层厚度在0.1~0.2 m,且炉膛下部测点的边界层边界厚度略大于炉膛上部测点,颗粒团贴壁下滑速度均小于1 m/s。炉膛中心区气固相滑移速度为2.05~2.73 m/s,大于单颗粒终端速度。     

循环流化床锅炉炉膛内烟气浓度场模型计算

针对循环流化床(CFB)锅炉炉膛内可燃气体中CO体积分数较高的问题,建立了一维CFB锅炉炉膛中气体浓度场的计算模型,基于已有的燃料热解、挥发分的分布以及可燃挥发分和碳的燃烧,计算出不同燃料在CFB锅炉炉膛内一维的烟气浓度场分布,并对炉膛内CO体积分数分布与锅炉设计和运行优化的关系进行了分析与验证,结果表明,在CFB锅炉炉膛内,任何燃料均有较高的CO浓度区域存在;该模型计算结果可为CFB锅炉的设计和实验研究提供理论基础。     

CFB锅炉回料阀低频喘振的计算颗粒流体力学模拟

本文采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法对300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉进行数值模拟,主要目的是分析CFB锅炉回料阀低频喘振的根源,并通过优化回料阀的操作参数减小其低频振动的可能性。首先针对CFB锅炉在运行时回料阀发生低频喘振的现象,对CFB锅炉整体进行了全床尺度的数值模拟,对锅炉内部的气固流动进行了分析,研究锅炉内部系统压力平衡、物料平衡和固相体积分数分布,模拟结果显示回料阀喘振的根本原因是,回料阀内部的流化风速过高,导致其中发生固相输运不畅甚至反吹现象,引起回料阀进口压力波动,产生喘振。其次针对回料阀组件进行模拟,线性调整回料阀的操作风速(返料风和松动风),分析不同工况下回料阀的内部气固流体动力学规律和固体循环流量,提供回料阀在变工况下的基础数据和操作特性,确定合适的回料阀操作风速区间。最后,按照优化的回料阀操作参数对整体CFB锅炉进行了模拟,模拟结果表明CFB锅炉运行平稳,回料阀的压力波动明显减小,低频振动得到很好的控制。