循环流化床锅炉传热数学模型研究

在国内外研究的基础上,结合环－核结构的流动模型建立了循环流化床锅炉的传热数学模型。利用该模型对循环流化床锅炉的对流、辐射传热特性进行了仿真研究,并对结果进行分析。仿真结果表明,循环流化床锅炉的对流传热系数与截面平均颗粒体积份额有密切关系,而辐射传热系数与环形区内温度密切相关;循环流化床锅炉辐射传热占总传热的份额随炉膛高度的增加而增大．     

大型循环流化床锅炉中的传热

分析了典型的大型循环流化床锅炉炉膛传热数据及其相关参数关系.以12 MW、50MW和135 MW循环流化床锅炉为例,讨论大型循环流化床锅炉炉膛传热问题.此外,还讨论了炉膛悬吊受热面、汽/水冷旋风分离器、外置式换热器和尾部受热面的传热规律,并给出大型循环流化床锅炉传热系数计算的经验公式.图10表2参12     

高温型循环流化床锅炉炉膛传热系数的试验研究

为了测定高温型循环流化床(CFB)锅炉炉膛的传热系数,在热功率1MW的CFB锅炉试验台上对试验受热面的传热系数进行了试验和测定,研究了床温和颗粒悬浮密度对传热特性的影响.通过对试验数据进行回归分析得到了炉膛传热系数与床温和颗粒悬浮密度的关联模型.结果表明:随着床温的升高及颗粒悬浮密度的增大,炉膛传热系数相应增大;该关联模型得到的炉膛传热系数计算值与试验值的误差小于7%,该关联模型可用于高温型CFB锅炉的设计计算.     

流化床-煤粉复合燃烧锅炉的炉膛传热计算方法

针对流化床－煤粉复合燃烧锅炉的特点,在综合考虑流化床、火焰和受热面之间换热的基础上,推导了流化床－煤粉复合燃烧锅炉炉膛传热计算的基本方程,得到了复合燃烧锅炉炉膛传热计算的零维模型半径验法。以某７５ｔ／ｈ树皮流化床－煤粉复合燃烧锅炉为例,进行了炉膛传热计算。图１表６参５     

基于颗粒多尺度的循环流化床整体模型

操作和控制循环流化床需要一个准确、实时的动态模型去描述和量化其过程。根据炉膛颗粒的流动情况及返料系统中的立管模型,提出了由炉膛压力分布模型和立管模型耦合的基于颗粒多尺度的循环流化床锅炉整体模型。此模型只要输入立管密相区两点压力降和表观气速与流化床几何及物性参数,可获得炉膛的轴向压力分布。其中由获得循环回料量的立管模型与以包括"簇团"的多尺度颗粒为研究对象创立宏观的一维流动炉膛模型有效结合,模拟出炉膛的轴向压力分布。模型的结果与实验结果有很好的一致性,可以有效对炉膛轴向方向的压力分布进行预测,模型具有很好的推广前景。     

75t/h循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型,对75t/h循环流化床锅炉炉膛内气固流动特性进行数值模拟,得到沿炉膛高度颗粒速度和浓度的非均匀分布规律,证明其流动符合环-核结构。通过对不同粒径颗粒的模拟,得到不同粒径颗粒在75t/h循环流化床内的分布特性。     

循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD数值模拟

CPFD数值计算方法可有效解决三维空间内连续流体和大量颗粒的耦合计算问题,利用该方法模拟研究了某热电厂循环流化床锅炉炉膛内的气固流动特性,采用Wen Yu-Ergun模型,得到炉膛的压力轴向分布与实际测试结果吻合;在此基础上分析颗粒的粒径、浓度和速度沿轴向和径向的分布规律,得到了炉内颗粒的流态化流动形态和动力学特性。模拟结果可为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

循环流化床垃圾焚烧锅炉炉膛设计分析

炉膛是循环流化床垃圾焚烧炉的核心,分析了生活垃圾的燃烧特点,研究了焚烧生活垃圾的循环流化床锅炉的炉膛设计的传热理论.根据对典型城市的生活垃圾的取样分析,建议设计中生活垃圾的低位发热量按着5 400～6 200 kJ/kg考虑.为了保证污染物的生成较低,应保持合理的温度分布,循环流化床垃圾焚烧炉煤的掺烧量应随时调整.由于循环流化床燃烧特点,炉膛出口过剩空气系数可取1.2.燃烧生活垃圾的循环流化床锅炉炉内传热的辐射换热份额为60%左右,颗粒辐射的贡献远远大于三原子气体的贡献,因此,垃圾水分变化引起的烟气成分的变化对辐射换热的影响很小,但是对固体空间悬浮浓度的影响非常明显.     

300 MW循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD模拟

采用计算颗粒流体力学（CPFD）的方法对300 MW循环流化床锅炉内的气固两相流体动力学参数进行全床数值模拟研究,重点分析了循环流化床锅炉炉膛以及回料阀的气固流动特性,获得固相颗粒浓度和速度场在炉膛内的分布以及固体循环流量、系统压力平衡、回料阀的运行情况等锅炉关键参数。结果表明：颗粒浓度的轴向分布呈现明显的密相区和稀相区两部分,模拟得到的轴向压力分布与实际工况吻合较好,验证了CPFD方法模拟循环流化床锅炉的准确性;锅炉回料阀内压降最大,这与床料分布相符;回料阀返料室流化程度较高,而输运室流化程度较小,呈现鼓泡床状态,气泡大都贴壁逃逸。     

循环流化床锅炉设计计算的探讨

根据循环流化床锅炉的流体动力特性和传热特性，建立了炉内传热模型，并采用段法对炉膛进行设计计算。采用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制了热力计算软件并用ＦＯＸＢａｓｅ语言给出中文输出；应用本软件对３５ｔ／ｈ煤泥煤矸石混烧的循环流化床锅炉进行设计计算，取得了较满意的结果。图８表２参１９     

循环流化床锅炉燃烧室边界层的实验研究

循环流化床锅炉燃烧室的物料浓度影响传热和燃烧,在75t/h循环流化床锅炉上对燃烧室物料浓度分布的测量结果发现,循环流化床锅炉燃烧室的下降流边界层中在接近壁面处存在气体边界层,气体边界层的厚度与距离布风板高度有关,据此给出了下降流边界层厚度和气体边界层厚度的计算公式,并提出了循环流化床燃烧室双环模型。     

循环流化床锅炉物料浓度分布的影响因素分析

循环流化床(CFB)锅炉炉膛物料浓度分布直接影响炉膛内的传热特性和锅炉负荷。基于CFB锅炉炉膛内气固两相流动特性,建立了密相区以上区域的物料浓度数学计算模型。以1台1 060 t/h CFB锅炉为研究对象,数值计算分析不同煤种、给煤粒度分布、流化风速、分离器效率及床压降对炉膛物料浓度分布的影响,计算分析结果表明,CFB锅炉运行中,针对不同煤质,可以通过优化给煤粒度分布和床压降来调节炉膛上部的物料浓度分布,低挥发分煤种的给煤粒度分布中细颗粒的比例要大一些。分离器性能越好,床质量越好,在相同的流化风速和床压降下,炉膛出口处物料浓度随d50、d99的减小而增大。     

循环流化床锅炉水冷壁的传热系数

对循环流化床锅炉内水冷壁的传热机理进行了分析,验证了循环流化床炉内受热面的传热计算经验公式,可供设计、调试和运行时参考。     

循环流化床传热系数的计算模型

本文在循环流化床流动模型的基础上建立了传热模型，流动模型根据实际运行情况考虑了颗粒的宽筛分，并把床层在轴向上分为密相床和稀相床两部分。在密相床内，传热按照鼓泡床传热微型进行计算；在稀相床内，传热模型建立在颗粒团更新的假设基础上，根据假设，床层由颗粒浓度很低的上升稀相和相对颗粒浓度较大的颗粒团两部分组成，两部分交替地与床壁面接触，床层和受热面间局部换热系数和颗粒浓度及两部分接触壁面的份额有关。模化结     

循环流化床锅炉热力计算方法探讨

循环流化床锅炉与鼓泡流化床相比 ,有许多新的特点 ,床内的燃烧和受热面的传热过程很复杂。由循环倍率决定的颗粒浓度是循环流化床锅炉的一个重要参数 ,它对传热强度、燃烧与燃尽、过热器的汽温、负荷的调节范围以及分离器的设计等都产生重要影响。以 65t/h油页岩流化床锅炉的热力计算为例 ,从循环倍率入手 ,着重讨论了循环倍率以及由它决定的飞灰浓度对床内燃烧传热及过热器传热的影响     

燃用宽筛分煤循环流化床锅炉燃烧模拟计算

建立了循环流化床锅炉炉膛颗粒燃烧和脱硫反应模型。该模型考虑了炉膛下部为高颗粒浓度的密相区和上部为低颗粒浓度稀相区的特征,模拟计算给出了烟气温度,热流密度和各气体成分（Ｏ２,Ｃ２Ｏ,ＣＯ,Ｈ２Ｏ和Ｓ２Ｏ）的轴向分布,模拟计算结果的趋势是合理的。     

垃圾焚烧炉炉膛漏风对炉膛传热和系统热量分配的影响

根据锅炉热力计算,导出了循环流化床垃圾焚烧锅炉系统热平衡变量的基本关系式,固体物料循环倍率计算关系式。带入实测数据,计算结果表明:随着炉膛出口过量空气系数的增加,将导致炉膛出口烟温,灰浓度,及炉膛传热系数降低;从而降低炉膛吸热量,系统热量分配随之改变.因此,确定锅炉各部件吸热量允许变化范围,进行科学合理分配,是各项热力参数达到最佳值的基本条件。图4表1参3     

The impact of bed temperature on heat transfer characteristic between fluidized bed and vertical rifled tubes

In the present work, the heat transfer study focuses on assessment of the impact of bed temperature on the local heat transfer characteristic between a fluidized bed and vertical rifled tubes (38mm-O.D.) in a commercial circulating fluidized bed (CFB) boiler. Heat transfer behavior in a 1296t/h supercritical CFB furnace has been analyzed for Geldart B particle with Sauter mean diameter of 0.219 and 0.246mm. The heat transfer experiments were conducted for the active heat transfer surface in the form of membrane tube with a longitudinal fin at the tube crest under the normal operating conditions of CFB boiler. A heat transfer analysis of CFB boiler with detailed consideration of the bed-to-wall heat transfer coefficient and the contribution of heat transfer mechanisms inside furnace chamber were investigated using mechanistic heat transfer model based on cluster renewal approach. The predicted values of heat transfer coefficient are compared with empirical correlation for CFB units in large-scale.     

Operation control of circulating fluidized bed boilers

The heat balance of different circulating fluidized bed boiler designs is investigated for variations in input parameters, such as specific flue-gas amount and ash content of the fuel. A simple model and a corresponding diagram are developed to describe the boiler behaviour when conditions deviate from the nominal ones. The model shows how the furnace temperature is influenced in different ways in different boiler designs by changes of furnace heat transfer and of the mass flow of particles and flue gases. The model results are verified by measurements in one type of boiler. Finally, it is shown how the desired stable furnace temperature and stable heat flux distribution are in conflict during variations of the input parameters. As a consequence, a two-dimensional boiler control strategy is suggested.