循環(huán)流化床鍋爐外置式換熱器熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大主題:能源與環(huán)境,而中國(guó)是能源消耗大國(guó),環(huán)境污染問(wèn)題更是不容樂(lè)觀,因此發(fā)展高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)成為當(dāng)務(wù)之急。循環(huán)流化床以其自身的特點(diǎn)順應(yīng)了這一發(fā)展趨勢(shì),成為了國(guó)際上新一代高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)。而今隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展,對(duì)電力資源的需求也日益增加,客觀上促成了我國(guó)大型電站循環(huán)流化床鍋爐的進(jìn)一步發(fā)展。由于外置式換熱器提高了大型循環(huán)流化床鍋爐對(duì)煤種的適應(yīng)性、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍以及解決了爐內(nèi)受熱面布置困難的問(wèn)題,因

2、此備受關(guān)注。本文以某電廠300MW循環(huán)流化床鍋爐配備的外置式換熱器為工業(yè)模型,以相似性原理為基礎(chǔ),根據(jù)Glicksman等學(xué)者總結(jié)的循環(huán)流化床相似準(zhǔn)則數(shù)為縮放依據(jù),進(jìn)行幾何比例為1:28的物理?；?。將外置式換熱器與熱態(tài)循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)匹配,形成實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)。對(duì)外置式換熱器倉(cāng)室內(nèi)傳熱系數(shù)的分布、影響因素等進(jìn)行研究,并觀察外置式換熱器內(nèi)循環(huán)灰定向流動(dòng)的現(xiàn)象,研究其對(duì)換熱系數(shù)和倉(cāng)室內(nèi)換熱管束傳熱偏差的影響。冷態(tài)實(shí)驗(yàn)的目的是研究外置式換熱器內(nèi)的細(xì)

3、顆粒流化特性,并且為熱態(tài)實(shí)驗(yàn)所需風(fēng)量、風(fēng)壓等提供可借鑒的控制參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:細(xì)顆粒流化質(zhì)量好,不會(huì)發(fā)生堵塞、溝流等不良流化狀態(tài)。熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,旨在解決以下幾方面的問(wèn)題:①循環(huán)灰量變化對(duì)外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;②外置式換熱器運(yùn)行參數(shù)(溫度、流化風(fēng)速等)變化對(duì)外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;③顆粒粒徑的大小對(duì)于外置式換熱器內(nèi)換熱特性的影響;④實(shí)驗(yàn)工況下外置式換熱器內(nèi)溫度分布;⑤修正了Veedendery經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,加入了爐膛流化風(fēng)速

4、的無(wú)量綱準(zhǔn)則數(shù)對(duì)外置式換熱器灰側(cè)Nu數(shù)的影響因子,使其適合外置式換熱器的傳熱系數(shù)計(jì)算。通過(guò)本次試驗(yàn)研究,得到了以下主要結(jié)論:①冷態(tài)實(shí)驗(yàn)下得到的爐膛流化特性曲線與經(jīng)典流化特性曲線趨勢(shì)和走向相同;由于外置式換熱器2、3倉(cāng)室形成了階段流化的現(xiàn)象,因此外置床的流化特性曲線較為特別,實(shí)驗(yàn)所取工況范圍在其完全流化階段。②相同粒徑,相同外置式換熱器工況下,隨著爐膛流化風(fēng)風(fēng)速的增加,灰側(cè)平均換熱系數(shù)增加趨勢(shì)平緩。③在相同的爐膛流化風(fēng)工況下,床料粒徑越細(xì)

5、,則換熱系數(shù)越大。符合顆粒團(tuán)更新理論。④相同粒徑,相同循環(huán)物料量的情況下,隨著外置式換熱器內(nèi)各倉(cāng)室風(fēng)速的加大,外置式換熱器內(nèi)灰側(cè)平均換熱系數(shù)逐漸增加,但增加趨勢(shì)驅(qū)于平緩,換熱系數(shù)存在最大值。⑤對(duì)于本實(shí)驗(yàn)臺(tái),外置式換熱器內(nèi)各倉(cāng)室中間位置流化效果較好,靠近邊壁的區(qū)域由于邊壁效應(yīng)的影響,其混合和氣固兩相流動(dòng)的劇烈程度遠(yuǎn)不如中間區(qū)域,因此中部的換熱系數(shù)很明顯大于兩側(cè)的換熱系數(shù)。⑥外置式換熱器內(nèi)存在循環(huán)物料定向流動(dòng)現(xiàn)象,并對(duì)循環(huán)灰溫度產(chǎn)生影響。⑦

6、由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到,傳熱系數(shù)受定向流動(dòng)的影響不大。換熱量總體變化趨勢(shì)是沿灰流動(dòng)方向逐漸減小(在換熱系數(shù)基本保持不變的情況下)。⑧由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到,水平埋管周側(cè)平均換熱系數(shù)受到顆粒粒徑、換熱器內(nèi)顆粒濃度、流化風(fēng)速、管束所在位置、受熱面面積等因素的影響。⑨在爐膛流化風(fēng)工況不變的時(shí),實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果與兩個(gè)基于鼓泡床和循環(huán)流化床密相區(qū)的計(jì)算傳熱系數(shù)的經(jīng)典經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行比較,誤差都在允許范圍之內(nèi)(±20％之間),吻合度較好。⑩在循環(huán)灰量變化時(shí),確保外置