600 MW机组锅炉低温再热器连接管磨损的模拟分析

采用三维模型对600 MW机组锅炉烟道气相流场分布、飞灰运动和浓度分布等对炉膛出口附近低温再热器连接管束的磨损进行了模拟分析.结果表明,受烟道气固两相流分布的影响,在炉膛出口处烟气具有较大的速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞速度,从而使低温再热器连接管磨损速率较大.对此,建议在第1排连接管底部和连接管之间的水平低温再热器Ⅰ管束迎风面安装6 mm厚的防磨瓦,在其余部位安装3 mm厚的防磨瓦,以改善磨损.     

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。     

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％。     

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。     

CFB锅炉多阶防磨装置及其对炉内传热的影响研究

多阶防磨装置是一种新型CFB锅炉炉内水冷壁防磨技术,它是通过降低水冷壁贴壁灰流速度,从根本上消除或缓解水冷壁的磨损.在对多阶防磨装置防磨原理和防磨效果进行理论分析的基础上,对安装该防磨装置后对炉内传热的影响程度进行了分析计算.实际应用结果表明,安装防磨装置后,锅炉水冷壁传热系数基本没有变化,炉膛密相区平均温度升高17.1℃,不会对锅炉炉内燃烧、传热等产生实质性的影响,防磨效果显著.     

600MW循环流化床锅炉水冷壁和中隔墙传热特性

采用结合颗粒动力学的双流体模型,利用FLUENT软件计算600MW循环流化床锅炉炉膛内气固三维流场,将水冷壁、中隔墙表面气固三维流场结果与循环流化床颗粒团更新传热模型相结合,得到水冷壁、中隔墙传热系数三维分布和热流密度。结果表明,炉膛的气固流动呈双环核结构分布,在水冷壁及中隔墙表面均存在贴壁下降颗粒团;炉内受热面传热系数受其表面的气固流场参数影响大,尤其是颗粒浓度;水冷壁、中隔墙传热系数轴向分布相似,沿床高增加,颗粒团壁面覆盖率减小,对流传热系数减小,辐射传热系数增大,总传热系数和热流密度逐渐减小;炉膛四角以及水冷壁和中隔墙的夹角处存在相对较高的传热系数和热流密度。     

抽黄工程用离心泵固液两相流数值模拟

基于Navier-Stokes方程和Eulerian-Lagrangian多相流模型,对一泵站离心泵固液两相流进行了双向流固耦合数值模拟,引入相关经验公式对离散固相动量方程进行修正,同时采用Alhert模型结合Mclaury磨损实验结果对过流部件的磨损计算方法进行了定义,并分析了各流量工况不同固相体积浓度下的流场特性和离心泵外特性变化规律。数值模拟计算结果表明:固相体积浓度对流场压力分布和流场流线有着显著的影响,伴随着固相体积浓度的增大叶轮叶片正背面平均压力均有着不同幅度的上升,而叶片前后压差却逐渐缩小,同时由于固相泥沙颗粒的存在对流场的紊动起到了抑制作用,一定程度上削弱了叶轮流道二次流动的强度,因此在个别工况下甚至出现了效率上升的情况;在小流量非设计工况下运行时,由于叶轮进口前水体发生预旋导致固相颗粒在离心力作用下与边壁发生撞击和切削,进而诱发了离心泵叶轮的口环磨损;固相体积浓度的递增将增大过流部件表面固相体积分数的分布,从而加剧过流部件的磨损程度。     

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。