帶外置床新型CFB鍋爐的冷模試驗及數(shù)值模擬.pdf

1、在環(huán)境與效益并重的新世紀(jì)，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)以其廣泛的燃料適應(yīng)性、較低的氮氧化物排放、較高的脫硫效率、良好的負(fù)荷調(diào)節(jié)性能等優(yōu)點成為新一代潔凈煤燃燒技術(shù)中的驕子。隨著CFB鍋爐燃燒技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外已投運300MW級亞臨界CFB鍋爐，并已完成了600MW級及800MW級的超臨界大型CFB鍋爐設(shè)計工作。但大型機(jī)組龐大的體積、復(fù)雜的系統(tǒng)又帶來很多需要解決的問題，其主要的問題是：分離器數(shù)量不斷增多，帶來分離器布置困難；爐膛容積增大，導(dǎo)致二次

2、風(fēng)穿透性不佳、布風(fēng)均勻性差； CFB鍋爐尺寸繼續(xù)放大的風(fēng)險也越來越大。為解決CFB鍋爐大型化的技術(shù)問題，迫切需要在CFB鍋爐大型化時采用新型的結(jié)構(gòu)布置方案。 本文在綜述國外大型循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)的基礎(chǔ)上，對CFB鍋爐的大型化結(jié)構(gòu)和技術(shù)方案進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了一種以雙進(jìn)口方形分離器為中心兩側(cè)布置爐膛的模塊化布置方案，配以新型的雙出口一體化返料換熱裝置。在一個可視化冷態(tài)試驗臺上進(jìn)行了一系列的試驗研究與分析，并采用Fluent軟件對

3、雙進(jìn)口方形分離器內(nèi)的氣固流動規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬。 冷態(tài)試驗的主要任務(wù)： ① 爐膛試驗部分，包括流化特性試驗和壓力分析，以全面了解雙爐膛的運行特性以及爐膛內(nèi)的床料分布情況； ② 分離器試驗，通過風(fēng)量調(diào)節(jié)和壓力場的分析，掌握分離器內(nèi)的流場狀態(tài)，分析分離器的運行性能； ③ 換熱器試驗，通過對不同倉室流化風(fēng)速的搭配調(diào)節(jié)，分析新型換熱器的調(diào)節(jié)性能； ④ 整體壓力分析試驗，了解這一新型布置方案循環(huán)回路的壓力平

4、衡系統(tǒng)。 通過本次試驗研究，得到了以下主要的結(jié)論： ① 在雙爐膛運行模式下，左右爐膛流化特性相近，相互干擾較小，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定； ② 雙側(cè)進(jìn)口方形分離器運行穩(wěn)定，分離效率較高，能夠滿足循環(huán)流化床運行的要求； ③ 具有雙向排料出口的外置床，返料均勻，排料調(diào)節(jié)靈活可靠，基本能順利地將立管中的管料排入任一爐膛； ④ 試驗裝置具有良好的壓力、物料平衡系統(tǒng)。 在冷態(tài)試驗的基礎(chǔ)上，采用Fluent

5、軟件包利用REA k-ε湍流模型和隨機(jī)軌道模型對這一新型雙進(jìn)口方形分離器的三維流場與顆粒軌跡進(jìn)行了數(shù)值模擬。計算結(jié)果表明： ① 雙進(jìn)口方形分離器內(nèi)流場的對稱性較好但旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度不大，嚴(yán)重的短路流給方形分離器的分離效率帶來了不利的影響； ② 顆粒的運動軌跡比較復(fù)雜，且?guī)в泻艽蟮碾S機(jī)性，尤其是小顆粒受氣流湍動影響顯著； ③ 不同粒徑、不同位置入射的顆粒其軌跡大不相同，分離效率也有很大差異； ④ 將方形分離器的四角