1060t/h循环流化床锅炉物料质量浓度分布试验研究

通过对1 060t/h裤衩腿型循环流化床锅炉的大量变工况试验,获得了不同负荷率下的炉内压力分布,给出了该锅炉稀相区物料质量浓度的分布规律,并分析了流化风速和床压降对物料质量浓度分布的影响,得到物料质量浓度随流化风速和炉膛高度变化的关系式以及物料质量浓度随床压降和炉膛高度变化的关系式.结果表明:在床压降不变的条件下,流化风速与炉内平均物料质量浓度成正比;在流化风速不变的条件下,在一定的范围内,床压降与炉内平均物料质量浓度成正比,当床压降升高到某一临界值后,床压降与炉内平均物料质量浓度成反比.     

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。     

燃料粒径调控匹配循环流化床富氧燃烧高氧浓度运行研究

基于循环流化床(CFB)锅炉炉内气固两相流动特性和传热特性,建立了炉内物料质量浓度模型和传热模型,以某1 000 t/h CFB锅炉为研究对象,研究了常规空气燃烧CFB锅炉在21%φ(O_2)/79%φ(CO_2)、30%φ(O_2)/70%φ(CO_2)气氛下运行时物料质量浓度和炉内传热系数的变化,并提出了通过调整床料粒径来调整炉内床层物料质量浓度,进而调节炉内传热系数的方法。结果表明:当燃烧气氛由空气气氛切换为21%φ(O_2)/79%φ(CO_2)气氛时,沿炉膛高度方向物料质量浓度和炉内传热系数基本不变;当燃烧气氛由空气气氛切换为30%φ(O_2)/70%φ(CO_2)气氛时,由于流化风速减小,稀相区床层物料质量浓度降低,稀相区传热系数减小;现有CFB锅炉在不新增受热面的情况下,仅靠调整床料粒径就能在30%φ(O_2)的富氧气氛下运行。     

基于CPFD法的循环流化床锅炉燃烧优化模拟

针对某循环流化床锅炉运行中存在返料系统与旋风分离器效果差等问题,采用CPFD数值模拟法讨论床料粒径大小和给煤偏置的设置对锅炉稳燃及旋风分离器失衡问题的影响.结果表明:颗粒粒径过大时炉膛内易结渣、流化效果不良且内循环不佳,无法形成良好的稀密相分布.同时煤粉粒径对炉内燃烧影响显著,因煤粉对床料颗粒夹带量不同,粒径越大的床料颗粒煤粉对其夹带能力越小,导致上部稀相区温度偏高.研究得出调整给煤设置参数是保证锅炉稳燃,同时解决左右旋风分离器不平衡的有效措施.其中最佳给煤偏置为左、中、右分别为1.93、2.93和3.93 kg/s.     

大型循环流化床锅炉炉膛内床压摆动的机理

针对单炉膛多分离器并联结构的大型循环流化床(CFB)锅炉在特定运行工况下出现的炉膛内床压摆动现象,通过建立多分离器并联的CFB锅炉主循环回路物料平衡模型,结合工业试验数据,定性分析了床压摆动过程中固体物料横向质量流量方向和数值的变化.结果表明:由炉膛两侧流动不平衡导致的固体物料横向流动是炉膛两侧存料量变化的主导因素;炉膛与返料器之间的物料交换对床压摆动具有一定的迟滞作用.     

考虑横向物质传递的大型循环流化床锅炉动态建模研究

为了研究大型循环流化床(CFB)锅炉运行中出现的运行参数横向分布不均匀现象,在原有一维模型基础上,将炉膛沿宽度方向划分为4个并联回路,建立了准二维小室模型,每个回路内考虑炉膛内的传热、传质和燃烧以及并联回路之间的横向物质传递,并建立了包含风机、布风板、炉膛和分离器在内的风烟系统复合压降模型.对某660 MW超超临界CFB锅炉进行动态模拟,重点研究了特定工况下的床压横向波动现象,分析了床压波动过程中的横向物质传递速率.结果 表明:该准二维小室模型能够反映运行参数在炉膛内的横向分布情况;炉膛内物料横向扩散和对流的综合作用是产生床压周期性波动现象的原因.     

循环流化床二次风射程的数值模拟和实验

以国内某电厂410 t/h循环流化床锅炉为原型,用有机玻璃按10∶1的比例建立了1套冷模可视化实验装置.在测量二次风喷口所在炉膛截面物料浓度的基础上,对不同二次风速、不同炉膛流化风速条件下二次风的射程进行了实验研究和数值模拟.结果表明:炉膛物料浓度随一次风速的变化而变化,二次风的引入显著地改变了炉膛内物料浓度的分布;在物料特性和喷口特性一定的情况下,二次风的射程随着二次风风速的增加而近似成幂函数增加,其指数在0.5～1之间变化,指数值随着炉膛流化风的增加逐渐减小,且减小幅度逐渐增大.     

分宜100 MW循环流化床锅炉旋风分离器分离效率的计算

为了得到分宜发电有限责任公司100MW循环流化床（CFB）锅炉旋风分离器的分离效率，对CFB锅炉分离器分离效率的工程计算方法进行了研究。在热态试验条件下通过直接测量物料浓度进行分离器分离效率的计算是很困难的，同时该方法还需要辅以分离器进出口物料粒径分布的测量，在数据处理和数据精度上都存在问题。为此从工程应用的角度出发，通过炉膛压力计算分离器人口烟气携带的物料浓度，采用物料平衡计算飞灰浓度，从而提出了一种工程上简单准确并且实时的计算测量方法。利用该方法，得到了分宜100MW CFB锅炉旋风分离器的分离效率在99．17％左右，同时得到循环倍率为24．7。     

600MW超临界循环流化床锅炉运行优化试验研究

在600 MW超临界循环流化床(CFB)锅炉上完成了一系列试验。试验包括60 m高CFB冷模试验、600 MW超临界CFB锅炉炉内(包括外循环系统)燃烧与传热均匀性试验以及水冷壁传热特性试验,分别研究了60 m高CFB冷模试验提升管内气固浓度分布、给煤均匀性对600 MW超临界CFB锅炉炉膛出口烟气成分均匀性的影响、二次风射程随负荷变化规律;分析了100%负荷下600 MW超临界CFB锅炉水冷壁汽水温度分布特性,并通过水冷壁背火侧壁温分析了水冷壁壁面气固流动特性、热流密度特性。通过这些试验研究发现炉膛上部(距布风板40 m以上)气固浓度随着炉膛高度的增加仅轻微增加;炉膛底部风煤混合对炉膛出口的烟气成分有强烈影响;通过测量水冷壁背火侧壁温可以分析获得炉内水冷壁壁面附近多项热力参数。     

给煤对大型CFB锅炉床温均匀性的影响

相比传统炉型,大型循环流化床(CFB)锅炉炉膛宽深比大幅增加,炉膛下部床温在沿宽度方向上的分布特性对锅炉性能的影响更加显著。为明确炉膛下部床温的影响因素,在大型电站CFB锅炉上设计并完成了5个不同工况下的床温调节试验。试验结果表明:炉膛出口在宽度方向上的非对称布置导致左右侧炉膛的流动状态偏差较大;两侧墙受热面的冷却作用是侧墙附近存在明显床温梯度的主要原因;低负荷工况下调节各播煤口给煤量的效果要优于高负荷工况;在给煤系统设计中应考虑给两侧给煤机出力留出一定的裕度,以满足局部床温调节的需求。     

无烟煤细颗粒在300MW CFB锅炉内停留时间分析

通过分析我国首台引进型300MWCFB锅炉燃煤特性与结构特点,研究了CFB锅炉燃烧系统各部分的具体结构对无烟煤颗粒炉内停留时间的影响。探讨了在各分燃烧系统内停留时间的计算方法,定量计算了300MWCFB锅炉BMCR工况下细颗粒的炉膛内停留时间和燃尽时间。研究发现:返料管内为还原性气氛,无烟煤颗粒与高温物料在返料管内混合,时间长达2min,热解过程主要发生在该阶段,这种结构极大地促进了无烟煤颗粒的着火和燃尽;炉膛是煤燃烧的主要区域,大颗粒主要在密相区流态化燃烧,直至燃尽;细颗粒燃烧主要发生在稀相区,其在该锅炉炉膛稀相区的停留时间大于其燃烧所需时间;具有一定的下倾角和凹槽的分离器入口烟道和排气中心筒底部缩口并偏置的绝热旋风分离器保证绝大部分的细颗粒返回炉膛,确保细颗粒在炉膛的停留时间超过其燃尽时间;以上结构形式是确保锅炉飞灰含碳量低的根本圆心,这为更大容量CFB锅炉的设计奠定理论基础。     

循环流化床锅炉改变床压运行对SO_2排放的影响

针对CFB锅炉运行过程中床压降对炉内脱硫的影响问题,在1台135MW机组CFB锅炉上进行了现场测试,研究了该锅炉在不同负荷、不同床压的运行工况下排烟中SO2的浓度变化。运行实践表明,排烟SO2浓度并不随负荷升高呈现单调变化规律,这主要是由于床温对脱硫反应的非单调影响所导致。而床压降升高时,排烟SO2浓度基本呈现下降趋势。这是由于床压降升高时,炉膛下部颗粒浓度增大,有利于脱硫反应的进行,因此排烟SO2浓度下降。     

CFB锅炉内物料停留时间的模型研究

提出了颗粒停留时间概念,将物料进行粒径和年龄的分档,并通过模型计算出各个粒径档的停留时间分布。推导的停留时间与用床存量除以物料给进率所得的停留时间概念上相符合,但更深刻地反映了同一粒度的物料在床内的停留时间并不相同,并以此为基础对CFB锅炉内的物料停留时间分布进行了模型计算,模型同时研究了不同运行参数对颗粒停留时间的影响。     

新型生物质循环流化床锅炉燃烧NOx释放规律研究

以新型生物质循环流化锅炉为研究对象,对炉内燃烧过程和NOx释放规律进行数值模拟.研究结果表明:生物质CFB锅炉燃烧过程中粒径较小的颗粒在一、二次风的作用下冲进旋风分离器,粒径较大的颗粒在炉内稀相区形成回旋.沿炉膛高度方向NOx浓度变化由小增大并保持稳定,但在过量空气系数由1.1至1.25变化过程中,炉膛出口处NOx质量...     

压力分布对选择性流化床冷渣器物料流动及物料量的影响

以410 t/hCFB锅炉为研究对象,在分析"选择性流化床冷渣器-炉膛"系统压力分布特性的基础上,研究了压力分布特性对该种冷渣器物料流动及物料量的影响规律.结果发现:"冷渣器-炉膛"系统的压力分布特性对冷渣器物料平衡有重要影响.在稳定运行时,选择室的床层压降都小于另外3室,即选择室的床料量(或炉渣量)会小于其它3室;由于排渣的作用,冷渣器排渣室的床料量略少于中间2个冷却室;随着炉膛或冷渣器流化风速的增大,冷渣器内的床料量都将降低;炉膛和选择性流化床冷渣器之间是一种复杂的串并联关系,这使炉膛与冷渣器各室之间的气固流动参数相互制约,底渣流动的可控性较差.     

物料量及布风板阻力对裤衩腿流化床锅炉翻床的影响

基于颗粒动力学两相流方法,建立了裤衩腿循环流化床锅炉二维CFD数值计算模型,研究了总物料量和布风板阻力特性对翻床趋势的影响.结果表明:炉膛总物料量越大,平均物料交换率越大,越容易翻床;布风板阻力系数越大,平均物料交换率越小,越不容易翻床;正负反馈机理可以合理解释物料量和布风板阻力特性对翻床的影响;布风板压降和物料压降比是评价裤衩腿循环流化床锅炉自平衡能力的重要参数.     

260 t/d炉排-循环床焚烧炉的物料平衡和物料分布规律研究

通过现场测试数据分析了清华大学自行研制的260 t/d炉排-循环床焚烧炉的物料平衡和物料分布规律.结果表明,炉排-循环流化床垃圾焚烧炉在燃用不同燃料时总体物料平衡发生了很大变化;循环灰系统设计时充分考虑了垃圾的成灰特性,在燃用垃圾和煤混和燃料的情况下,循环倍率与一般燃煤循环流化床锅炉设计值相当;同一台循环流化床焚烧炉,在燃用不同燃料时,尽管粒径分配份额不同,但不管是炉膛出口颗粒粒径分布、分离器进出口颗粒粒径分布,还是床料粒径频率密度分布规律,都呈现出同样的变化趋势.     

CFB锅炉设计煤种燃烧特性试验研究

在3 MW循环流化床(CFB)燃烧试验台上,进行了某CFB锅炉设计煤种在不同负荷和一、二次风配比下的燃烧试验,研究了床温和投入石灰石对炉内燃烧稳定性以及污染物排放特性的影响.结果表明:设计煤种着火温度为436℃,床温在780℃时炉内仍能保持稳定运行;投入石灰石能有效提高炉内脱硫效率,但会使燃烧效率降低;中断给煤10min后重新给煤,仍可自行恢复到正常运行工况;设计煤种自脱硫效率可达38%,当Ca与S物质的量比为3.7时,床温发生波动时脱硫效率为88.2%~95.1%;负荷和一次风率对炉内NO_x生成量影响较大,通过调节负荷和一次风率,NO_x排放质量浓度可降至100mg/m~3以下.     

自平衡双路回料阀设计

回料阀是CFB锅炉的关键部件。它的作用一是将分离器分离下来的循环物料返送回炉膛,形成物料的外循环;二是在立管内形成料封,防止炉内正压烟气反窜进入分离器。因此回料阀的正常工作是CFB锅炉可靠运行的重要保证。     

20t/h级高效燃烧福建无烟煤CFB锅炉的设计

分析福建无烟煤的燃烧特性与现燃烧福建无烟煤的小型CFB锅炉在运行中存在的问题,研究影响燃烧福建无烟煤小型CFB锅炉燃烧效率的主要因素;并以典型的福建天湖山II类无烟煤为对象,探讨20t/h级高效燃烧福建无烟煤的CFB锅炉结构参数设计选取方法。认为在设计20t/h级燃烧福建无烟煤的CFB锅炉时,宜采用瘦高型炉膛,选择合适的一、二次风配比,选取较低的流化气速,选用高效旋风分离器,二次风切圆布置等措施,以提高炉膛温度,延长细颗粒在炉膛内的停留时间,降低飞灰含碳量,提高锅炉燃烧效率。