輻射廢熱鍋爐徑向分離裝置結構優(yōu)化及壁面磨損預測.pdf

1、我國是以煤為主要一次能源的國家，而50％以上煤炭消耗于火力發(fā)電，傳統(tǒng)火力發(fā)電面臨發(fā)電效率低、環(huán)境污染大等缺點，亟待改善。整體煤氣化聯合循環(huán)技術(Integrated Gasification Combined Cycle,IGCC)將煤的氣化和高效聯合循環(huán)相結合，是一種高效潔凈的燃煤發(fā)電技術。其中輻射式廢熱鍋爐是IGCC系統(tǒng)中煤氣化顯熱回收設備的重要組成部分。氣化爐生成的高溫合成氣經輻射式廢熱鍋爐回收其顯熱，可提高整個系統(tǒng)發(fā)電效率2~4

2、%。
　　由氣化爐進入輻射式廢熱鍋爐的合成氣中帶有大量的高硬度飛灰顆粒，其進入廢熱鍋爐后受氣體夾帶作用會對受熱面產生嚴重的沖刷，進而造成水冷壁嚴重磨損，影響顯熱回收裝置的安全正常運行。因此，在對輻射式廢熱鍋爐溫度場、流場的模擬和分析的基礎上，根據數值模擬結果加裝有效的飛灰分離裝置并對飛灰顆粒對壁面磨損進行預測，對IGCC系統(tǒng)輻射式廢熱鍋爐的設計、安全運行具有重要意義。
　　本文針對“國家863計劃”項目中某中試試驗廢熱鍋爐開

3、展了現較為通用的雙層水冷壁式輻射式廢熱鍋爐內部氣體流動、溫度分布的模擬，并采用歐拉-拉格朗日隨機軌道模型進行了輻射式廢熱鍋爐內氣體、粒子氣固兩相流動的模擬，最終獲得了輻射式廢熱鍋爐內氣體溫度場、流場以及顆粒相運行軌跡。在此基礎上，結合該中試試驗設計工況，根據固體顆粒沉降以及慣性分離原則，在確定最佳固體顆粒分離位置的情況下，提出了一種具有多層結構的固體顆粒徑向分離裝置，采用Fluent軟件進行了相關數值模擬，深入研究了該分離裝置分離效果，

4、并開展了相關參數，如分離環(huán)傾角、間距比、遮蓋比例對分離效果影響規(guī)律的研究，為不同設計參數情況下分離裝置的設計提供了理論依據。結果表明：當分離環(huán)傾角為50°、間距比為0.5、遮蓋比例為5%時，徑向分離裝置的分離效率達到最高。
　　而后，根據輻射式廢熱鍋爐內流場情況結合粒子運行軌跡模擬結果，編制程序，統(tǒng)計了內、外水冷壁粒子碰撞情況，確定了輻射式廢熱鍋爐內粒子碰撞概率較大區(qū)域，并針對該類型區(qū)域，統(tǒng)計了30~100μm不同粒徑固體顆粒在該