循环流化床生物质颗粒掺混流动特性CPFD模拟

针对循环流化床(CFB)燃煤锅炉掺混生物质颗粒对床内颗粒流动特性的影响,文中基于计算颗粒流体动力学(CPFD)方法对CFB内煤炭颗粒掺混生物质颗粒的混合流动特性进行模拟研究,考察床层压降,并分析生物质掺混比以及不同的掺混方式对颗粒流动特性的影响。结果表明：掺混质量分数15%生物质的混合颗粒最小流化速度为0.7 m/s;生物质掺混比例的增加使最小流化速度有所提升,但提升程度不大;此外,2种颗粒的堆积方式对颗粒流动特性存在影响,当生物质堆积在煤炭上方时,会阻碍床层内颗粒的正常流化,出现节涌现象。     

六回路环形炉膛循环流化床试验研究

针对大型循环流化床锅炉存在的二次风穿透不佳、受热面布置困难等问题,提出了适用于600 MW等级及以上超(超)临界循环流化床锅炉的炉型——六回路环形炉膛循环流化床,并进行冷态试验研究,考查环形炉膛内气固流动特性和六回路间循环流率分布特性。结果表明:颗粒浓度沿环形炉膛高度的分布与矩形单炉膛相似,呈下浓上稀的指数型分布;随着流化速度的增大,炉膛下部密相区颗粒浓度减小,炉膛中上部和出口区域的颗粒浓度增大,各回路的循环流率均明显增大;随着静止料层高度的增大,整个炉膛高度的颗粒浓度都增大且高度越高处增幅越小;流化速度较低时循环流率不因静止料层高度的增大而变化,流化速度较高时循环流率随静止料层高度增大而稍有增大;六回路间循环流率的分布较均匀,设计工况下循环流率的相对偏差为4.5%;环形炉膛内环长边壁面悬吊屏对循环流率的大小和分布影响较小。     

超临界循环流化床锅炉深度调峰技术研究与应用

超临界循环流化床机组深度调峰过程中除了亚临界机组面临的低负荷工况布风板的稳定流化、氮氧化物控制难题外,还涉及水动力的安全性问题。针对超临界循环流化床锅炉深度调峰面临的技术难题,通过流态重构,使临界流化风速降低,保证稳定流化所需的风量减小,同时,减少了炉膛下部燃烧份额,进而减小布风板面积,保证超低负荷流化稳定;开发了垂直管圈二次上升水冷壁工质流程,保证低负荷水动力安全性;降低床料粒度和循环物料粒径,在保证流化和燃烧的前提下,降低一次风比例,强化焦炭颗粒表面的局部还原性气氛,同时对给煤、排渣、送风等布置方式进行优化布置,保证炉内氧量和温度分布均匀,为氮氧化物控制提供保证,最终实现350 MW超临界循环流化床锅炉20%BMCR工况稳定运行,最大壁温偏差为17℃,炉内同层温度偏差在30℃以内。此外,在锅炉从启动到满负荷以及变负荷运行过程中,3个旋风分离器入口烟温的温度偏差始终在10℃以内,氮氧化物全负荷超低排放。     

生物质焦与煤焦及煤灰的流化特性研究

在φ 115 mm×1 000 mm有机玻璃制成的圆柱型流化床中,对生物质焦、煤焦、煤灰及其混合颗粒的流化特性进行了实验研究.实验结果表明,单一生物质焦颗粒不能正常流化,煤焦和煤灰颗粒可以很好地流化.当煤焦和生物质焦混合颗粒中生物质焦颗粒的质量百分比小于33%时,两者混合颗粒可以达到较好的流化状态,煤焦和生物质焦双组分混合颗粒的最小流化速度随生物质焦质量百分比的增加而减小.生物质焦和煤焦的混合体系中添加煤灰,流化质量可进一步提高,生物质焦、煤焦和煤灰三组分混合颗粒的最小流化速度随着煤灰质量百分比的增加而增大.双组分和三组分混合颗粒的最小流化速度和经验公式预测结果具有良好的一致性.     

生物质及其与惰性颗粒双组分体系的流化特性

采用MDMDY-300型全自动密度仪和体积法测量了生物质和3种惰性颗粒的颗粒密度和堆密度,在有机玻璃流化床内考察了生物质单组分及其与3种惰性颗粒双组分体系的最小流化空隙率和流化速度。结果表明,单组分颗粒密度随粒径的变化可以忽略,而堆密度却随粒径的增大有所减小;双组分体系的最小流化空隙率随细颗粒组分增加而出现先减小后增大的趋势,最小值出现在细颗粒组分体积分数为30%左右,且颗粒粒径差异越大变化趋势越明显;双组分体系的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度均随细颗粒组分含量增加呈现减小的趋势,当细颗粒体积分数达到30%左右后起始流化速度的下降趋势趋于平缓。     

循环流化床锅炉流体动力学研究

在循环流化床锅炉炉膛内，分为湍流床和快床２个区域，论述了由鼓泡流化床与从气力输送状态向循环流化术转化过程中的炉内流体动力学现象，研究了湍流床开始出现到完全转化为湍流化床及快床时，炉内气体速度变化的规律和相庆的计算公式。     

气固流化床中细长颗粒数量浓度分布的数值研究

细长颗粒的循环流化在工业生产中具有非常广泛的应用背景,如生物质秸秆在循环流化床中的燃烧、烟丝在循环流化床中的干燥或加湿等。由于细长颗粒具有六自由度,因此,其运动姿态比球形颗粒复杂,其在流化床内的流化特性也不同于球形颗粒。细长颗粒的数量浓度分布是细长颗粒流化特性的重要特征之一。根据直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法的基本思想及刚体动力学原理,建立了考虑细长颗粒间相互碰撞的三维细长颗粒流化运动数学模型,并采用此模型对某一实际流化床内的气固两相流场进行了模拟研究。在实验提升管内,所有物料中小长径比的细长颗粒最先由提升管的近壁处到达提升管出口。细长颗粒在流化过程中有明显的迁移和絮团现象。在流化状态下,细长颗粒的数量浓度分布基本不随入口风速发生变化。     

稻壳的流态化燃烧实验

在高为6m,内径为φ0.3 m的冷态流化床装置上,以0～0.6 mm的河砂为床料,进行了高速循环流化床(CFB)和低速鼓泡床流化床(BFB)不同工况的冷态流态化实验研究,当流化风速达到2.8m/s时,流化床就能实现循环;鼓泡流化床压力分布主要集中在底部的密相区,循环流化床压力分布更趋均匀。以稻壳为原料,在相同尺寸的流化床热态装置上进行了流态化燃烧实验,稳定燃烧阶段,循环流化床和鼓泡流化床沿炉膛的温度分布情况较为类似,循环流化床燃烧效率达到93.36%,鼓泡流化床达到93.01%,循环流化床和鼓泡床燃烧排放烟气中烟尘、SO2、NOx的含量都能满足国家排放标准。     

过热蒸汽流化床流化特性的实验研究

在底部直径为120 mm的锥型流化床中,以玻璃珠为流化颗粒,过热蒸汽为流化介质,研究了固体颗粒在过热蒸汽流化床中的流化特性,考察了操作温度和压力对临界流化速度(umf)的影响.结果表明,过热蒸汽流化床的流化行为与热空气相似,临界流化速度(umf)随床层温度的升高而减小,随床内压力的增大而减小;在相同温度条件下,过热蒸汽流化床的临界流化速度比热空气大.     

循环流化床锅炉炉膛受热面的磨损分析

循环流化床锅炉以炉内、外循环相结合的方式燃烧,燃料处于流化状态。燃料适应范围广,多以低热值煤泥、煤矸石、混煤等作为燃料提供热量,燃料颗粒度大,通常d50约为8mm。炉膛受热面的磨损是影响循环流化床锅炉的寿命、长周期运行的重要因素之一。本文以某300MW/h循环流化床锅炉为例,从磨损机理出发,以炉膛内部燃料的运动形式分析各区域的磨损,同时对类似区域的磨损进行比较,得出最优的防磨方式。