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 CFB锅炉气固流动均匀性数值模拟与试验研究

在实炉试验测量数据的基础上,采用欧拉-拉格朗日模型模拟研究600MW超临界循环流化床锅炉在不同负荷、不同二次风分布状态下的气固流动分布规律。结果表明,二次风分布均匀性对炉内稀相区的颗粒浓度分布、悬吊屏表面的颗粒浓度分布、以及六个分离器的进口颗粒流率,都有较大影响。按实际CFB锅炉二次风分布参数完成的数值模拟结果,更接近于锅炉的运行情况。模拟结果还表明,二次风对密相区的扰动很大,特别有利于超大炉膛密相区的气固混合。将模拟结果与炉膛高度为60m的CFB冷模试验台的轴向颗粒浓度分布和部分热态试验测量结果进行对比,计算结果与试验测量结果基本吻合。     

六旋风分离器循环流化床密相区给料扩散试验

在六个旋风分离器并联布置的循环流化床冷态试验台上,采用热示踪粒子法,考察了在不同静止床层高度、不同流化速度以及不同床料粒径条件下,示踪粒子在炉膛密相区的扩散特性。试验结果表明,示踪粒子的扩散主要在炉膛下部的密相区进行,且受返料以及近壁面的回流的影响,水平进料方向的扩散强度高于水平横向;提高流化速度有助于促进示踪粒子的横向扩散;示踪粒子在水平方向上的扩散受静止料层与进料口相对高度的影响,而并不仅局限于静止料层的绝对高度;细的示踪粒子的扩散强度高于粗的示踪粒子。     

600MW超临界CFB锅炉炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究

在一台600MW超临界循环流化床锅炉上进行了炉内稀相区燃烧均匀性的实炉试验研究,测量了不同负荷下一、二次风优化后距布风板25和38m沿炉膛四周的烟气成分分布及炉膛出口的氧量分布。研究表明:给煤分布决定了烟气的主要分布趋势,二次风标高处的炉内烟气成分分布对炉膛出口烟气成分分布有重要影响。当距布风板25m处的炉膛前后墙烟气氧量标准差达到2.8%时,烟气向上流动到距布风板38m处后仍存在1.8%烟气氧量的标准差。在60%至75%的中低负荷时,距布风板25~38m区域内炉膛单位高度(1m)的耗氧量约为0.13%。通过补充试验与回归分析,得到了炉膛稀相区氧量扩散速率的计算关联式。     

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。     

循环流化床锅炉耐磨料频繁出现问题的研究与对策

山东济宁运河发电有限公司2台循环流化床锅炉在运行中出现的问题有：回料器部位的耐磨料脱落,分离器入口拐角处耐磨料墙壁坍塌,炉膛内密相区悬吊管处局部耐磨料脱落,冷渣器内的风帽对墙壁耐磨料的冲蚀、脱落等,都将不同程度的影响循环流化床锅炉的安全稳定运行。文章分析了耐磨料损坏的原因,并对炉内密相区、分离器入口拐角炉墙、回料器进行了改进。     

六分离器并联布置的双水冷柱炉膛循环流化床实验研究

针对新型超临界循环流化床锅炉炉型——六分离器并联布置的双水冷柱炉膛循环流化床进行冷态实验研究,考察其炉膛内颗粒浓度分布和各循环回路间气固流动不均匀特性。实验结果表明,炉膛内颗粒浓度轴向分布规律与矩形单炉膛循环流化床一致,呈下浓上稀的分布。在所示的分离器布置结构下,6个循环回路间存在明显的气固流动不均匀现象,且不均匀性主要存在于炉膛同一侧的3个回路间,循环流率、炉膛底部颗粒浓度和炉膛出口附近颗粒浓度都呈现"中间低两端高"的分布特点。循环流率分布不均匀性随表观气速的增大而增强,受静止床高的影响很小。炉膛中布置双水冷柱对六分离器并联布置循环流化床系统的气固流动不均匀性影响很小。     

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.     

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。     

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.     

六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究

大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气l分离.入口烟道的布置方式(入口角度和位置)对旋风分离器的性能有显著影响.针对600 MW超临界循环流化床锅炉,对6个旋风分离器并联布置方式进行了实验研究和数值模拟.实验结果表明,6个旋风分离器之间存在着分配不均现象;在相同条件下,不同位置的旋风分离器压降和返料流率均有一些差异,在炉膛同一侧,位于中间的旋风分离器的压降和返料流率均低于位于两端的旋风分离器的压降和返料流率.数值模拟结果显示,不同位置的旋风分离器之间气相流率分配基本均匀,在炉膛同一侧,进入两端的旋风分离器的颗粒流率要高于进入中问的旋风分离器的颗粒流率;位于两端的旋风分离器,颗粒贴着入口烟道外壁进入,处于较好的分离状态,而位于中间位置的旋风分离器,有部分颗粒冲击入口烟道内壁,不利于分离.     

循环流化床锅炉密相区床压测量偏差原因分析

针对循环流化床锅炉机组投运后炉膛密相区压力存在测量偏差问题,分析了影响密相区床压测量偏差的原因,指出其根本原因是取压管堵塞,并提出了相应的改造方案.改造实施后,炉膛密相区压力测量正常.     

防止CFBB床料颗粒失调造成停炉事故的措施

晋田热电有限公司装有2台HG220-9.81循环流化床锅炉(CFBB),该锅炉采用哈尔滨锅炉有限公司制造的高温高压循环流化床燃烧技术,炉膛由水冷风室、布风板、高温汽冷旋风分离器和U型自平衡返料装置等组成。一次风经水冷风室、布风板,从炉膛底部送入,对床料流化,床料粒径要求在6mm以内。二次风由环形风箱分级送入炉膛助燃。自2002年10月投运以来,1号锅炉于2004,2005年各出现1次因锅炉床料颗粒粒径比例失调造成的被迫停炉事故。1事故现象(1)锅炉床料出现分层,上、中、下料层差压出现严重偏差,床料压差指示在长时间不排渣情况下没有增长的趋势。…     

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。     

六回路环形炉膛循环流化床结构布置实验研究

针对新型超(超)临界循环流化床锅炉炉型——环形炉膛六回路循环流化床进行冷态实验研究,考察结构布置对炉膛内颗粒浓度轴向分布和六循环回路间气固流动不均匀特性的影响。实验结果表明,悬吊屏布置、六分离器对称布置方式和环形炉膛内环结构均对环形炉膛颗粒浓度轴向分布影响很小;布置悬吊屏、将六分离器布置方式由轴对称改为中心对称以及将环形炉膛内环结构由双水冷柱改为单水冷柱均对六回路循环流率的不均匀分布有改善作用,但改善作用有限且不改变六回路循环流率的分布规律;通过与已有的研究对比,推断出影响六回路循环流率分布均匀性的关键结构因素可能在于两端分离器的布置方式和炉膛外环切角结构。     

生物质流态化燃烧黏结失流特性分析

在750～950℃温度下,通过床层压差和床层温度的分析,分别对小麦秸秆压缩成型颗粒在鼓泡流化床和循环流化床实验装置上的黏结失流特性进行了分析。在鼓泡流化床燃烧中,黏结失流伴随着床层压差的突然下降和床层温度的迅速上升;不同床料,黏结失流现象类似,但床层压差下降速率和床层温度上升速率不同;在循环流态化燃烧中,当黏结失流现象发生时,密相区和稀相区压差同时突然降到零,同时炉膛温度迅速升高,炉膛出口和返料器温度急剧降低。鼓泡流态化和循环流态化下黏结失流的本质是床料颗粒之间的黏结导致流化失败,区别在于前者初始床料黏结失流发生在床内,后者初始床料黏结失流发生在分离器锥段和返料腿。实验表明:床层压差和温度变化能够作为判断生物质流态化燃烧黏结失流现象的依据。     

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。     

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.     

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％。     

返料换热型CFB主循环回路内燃烧特性的试验研究

中、小型CFB锅炉受炉膛高度的限制存在炉内燃烧不充分的问题,因此在外循环回路内普遍存在残炭燃烧。采用返料换热型CFB布置方式,即将传统返料阀用一个具有更大尺寸的兼具返料与埋管换热的返料换热器来代替,可使得循环灰在主循环回路内拥有更加充分的停留和燃尽时间,有利于提高燃烧效率。在一台额定热负荷为0.3 MW的返料换热型CFB燃烧试验台上对不同工况下主循环回路内的燃烧份额分配,以及循环灰燃尽性能进行了试验研究,并对影响因素及其影响效果进行了分析探讨。