一種新型循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)置床換熱器傳熱特性研究.pdf

1、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近三十余年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型清潔煤燃燒技術(shù)，循環(huán)流化床鍋爐作為高效、低污染、燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好的潔凈燃煤技術(shù)，在我國(guó)已經(jīng)得到廣泛的運(yùn)用，正在成為燃煤技術(shù)的主力軍。隨著循環(huán)流化床鍋爐容量的增大，燃燒室內(nèi)四周受熱面相對(duì)有限、換熱器布置空間不足等問(wèn)題相繼出現(xiàn)，外置式換熱器的應(yīng)用使燃燒和傳熱分開(kāi)，有效得增加了換熱面的布置空間，但其自身存在熱量損失大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。在此背景下，美國(guó)Babcock&Wilcox公司

2、與東南大學(xué)合作，提出了一種新型內(nèi)循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)方案，并建立2.5MWt中試裝置，開(kāi)發(fā)高效低污染新能源技術(shù)。此爐型帶有獨(dú)特的內(nèi)置床換熱器，它繼承了外置式換熱器的一些優(yōu)點(diǎn)，并且使?fàn)t型的布置更加緊湊。
　　本文在此中試裝置上，用自制的傳熱測(cè)試管，進(jìn)行了內(nèi)置床換熱器內(nèi)傳熱狀況的測(cè)定與分析。試驗(yàn)測(cè)量了換熱器中埋管表面與床層間的換熱系數(shù)，探討流化風(fēng)速、顆粒平均粒徑、床層溫度、管壁溫度對(duì)換熱系數(shù)的影響規(guī)律，埋管表面局部換熱系數(shù)分布，以及換

3、熱器內(nèi)不同深度和不同高度處換熱系數(shù)的分布狀況。主要結(jié)果如下:
　　換熱器內(nèi)流化風(fēng)速較小時(shí)，對(duì)流換熱系數(shù)隨風(fēng)速的增加而變大，當(dāng)?shù)竭_(dá)最佳流化風(fēng)速時(shí)，換熱系數(shù)達(dá)到最大值，之后隨著風(fēng)速的增加，換熱系數(shù)稍有降低，然后趨于定值。因?yàn)轱L(fēng)速的提高一方面加快了顆粒團(tuán)在埋管表面的更新頻率，強(qiáng)化了傳熱，另一方面又降低了顆粒的濃度，不利于傳熱。
　　顆粒粒徑越小，對(duì)埋管表面的換熱效果越好。顆粒與管壁面的傳熱主要是通過(guò)點(diǎn)接觸及其間的氣體，較小顆粒在相

4、同傳熱面積內(nèi)有較多的傳熱接觸點(diǎn)，相比之下，較大顆粒與受熱面的接觸面積要少。
　　埋管表面換熱系數(shù)隨床層溫度的升高而增大。在溫度不是太高的情況下，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的增加是造成換熱系數(shù)增大的主要因素。在溫度較高的情況下，輻射傳熱的作用體現(xiàn)了出來(lái)，換熱系數(shù)會(huì)因輻射效應(yīng)的提高而顯著增大。
　　管壁溫度的上升也會(huì)使埋管表面換熱系數(shù)增大，因?yàn)榕c管壁相接觸的床料顆粒的平均溫度及氣膜的溫度也相應(yīng)升高，從而導(dǎo)致了顆粒導(dǎo)熱系數(shù)和氣膜導(dǎo)熱系數(shù)

5、的增大，所以對(duì)流換熱得到了增強(qiáng)。
　　由于管束結(jié)構(gòu)的影響，埋管背風(fēng)面換熱系數(shù)總體大于迎風(fēng)面換熱系數(shù)，風(fēng)速較小時(shí)，最大換熱系數(shù)在90°位置，最小換熱系數(shù)在135°位置;風(fēng)速較大時(shí)，最大換熱系數(shù)出現(xiàn)在45°位置，最小換熱系數(shù)也在135°位置，且換熱系數(shù)的分布分布趨于均勻。
　　考慮床料的內(nèi)循環(huán)作用，換熱系數(shù)從靠近隔墻處到遠(yuǎn)離隔墻處逐漸減小;越高的位置，換熱系數(shù)越大。
　　針對(duì)此型循環(huán)流化床的內(nèi)置床換熱器中水平埋管，提出了其