[循环流化床锅炉模型图]300MW循环流化床锅炉稀相区的传热研究

 2019-01-12 14:23:10   |    838   |    循环流化床锅炉   |    
[导读]:本文(《300MW循环流化床锅炉稀相区的传热研究》)由来自新余的客户投稿,并经由本站(循环流化床锅炉)结合主题:循环流化床锅炉模型图,收集整理了众多资料而成。主要记述了循环流化床锅炉,传热系数,辐射传热,对流换热系数,计算负荷,对流传热等方面的信息。相信从本文您一定可以获得自己所需要的!

随着能源和环境问题的日益突出,发展洁净煤技术显得尤为紧迫。循环流化床锅炉作为一种通用的洁净煤燃烧技术,因其燃料适应性广、燃烧效率高、负荷调节范围宽、炉内传热能力强等优点日益受到重视。煤矸石是在采煤和洗煤过程中产生的一种废弃物,具有高灰分、高硫分和低热值的特点,长期堆积势必造成环境的污染和土地浪费。基于煤矸石和循环流化床锅炉技术的特点,循环流化床锅炉燃烧煤矸石发电是最经济和环保的选择。循环流化床锅炉传热问题对电厂运行具有重要意义,并且受诸多因素影响。不少学者对循环流化床锅炉传热都有研究。吕俊复、程乐鸣从机理方面较深入研究了流化床炉膛内部传热现象,考虑了烟气对流换熟、颗粒对流换热、辐射换热的影响,并做了相关试验、比较和分析。已有文献大多对传热系数的计算模型中床温取为恒定值,而不能准确反映其沿床高的分布特征。黄中、孙献斌等人通过对CFB锅炉温度场的测试研究得出:炉膛壁面附近的温度低于炉膛中心温度,距壁面越近温度越低。壁面附近温度低于炉膛中心温度100℃左右,并且锅炉负荷下降,煤种在燃烧过程中表现出了一定的燃烧延迟,导致稀相区有一定温升。可知炉内温度分布不均匀,且会随负荷变化而有所改变。

      本研究基于环核模型,考虑燃料颗粒的宽筛分特性,对300MW循环流化床锅炉建立小室模型来研究炉内传热过程,并结合现场温度测点得到的炉内和水冷壁温度分布情况,选取各小室对应床温,通过模型计算对掺烧煤矸石的循环流化床锅炉稀相区的传热系数分布及其影响因素进行研究。

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建立流动模型

      本文所研究的循环流化床锅炉为裤衩腿型,以二次风入口高度为界分成密相区和稀相区,建立如图1所示的模型,再将稀相区沿炉高划分为7个小室。沿径向分为环形区和核心区,这样划分出一系列的环形小室和核心小室。

       假设每个划分的小区域颗粒分布均匀,在核心区由于扬析和夹带作用,颗粒及聚成的颗粒团向上流动,环形区颗粒与颗粒团交替与壁面接触并向下沉积。建立宽筛分模型,对所燃烧的煤样按颗粒粒径分档,每一档对应一个循环流化床锅炉模型,实际的循环流化床锅炉由每档对应的模型构成。

建立烯相区的传热模型

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建立烯相区的传热模型

       循环流化床锅炉稀相区的传热介质包括:颗粒分散相、烟气气体和颗粒团颗粒。锅炉内换热形式主要是对流换热和辐射换热。锅炉床层与壁面间的传热主要是通过环形区内的颗粒流动特性实现的,所以环形区内的传热占整个传热的主要部分,具体换热主要依靠环形区内颗粒和气相与水冷壁交替接触换热,核心区颗粒的对流和辐射传热。由此可用以下公式计算:

2.1 颗粒团覆盖壁面的时均份额

2.1 颗粒团覆盖壁面的时均份额

  由颗粒团更新模型可知颗粒团和气体轮流与壁面接触换热,用时均值代表颗粒团所占壁面份额,根据Lints&Glicksman的研究表明:颗粒团覆盖壁面的时均份额随着床内颗粒浓度和床径的增大而增大,更多的壁面将被颗粒团所覆盖,本研究采用修正后的公式计算颗粒团覆盖壁面的时均份额。公式如下:

2.2 颗粒团对流传热系数

2.2 颗粒团对流传热系数

2.2 颗粒团对流传热系数

文献通过试验台上观察发现颗粒团并不是紧贴壁面下滑的,而是与壁面有一定的间隙,而间隙中形成一层气膜,这样也给颗粒团对壁面的对流传热介入了一个热阻。由此颗粒团对流传热系数hc通过下式计算:

2.3 颗粒团辐射传热系数

2.3 颗粒团辐射传热系数

    计算颗粒团辐射换热系数需要首先假设床和壁面是无穷大的平行平面,根据辐射换热公式可得:

2.4  颗粒分散相对流传热系数

2.4  颗粒分散相对流传热系数

     颗粒分散相是气流中分散的颗粒,这部分颗粒在与锅炉壁面接触时发生强制对流传热现象,本研究用Wen和Miller提出的带尘气流传热系数关联式来计算固体颗粒分散相对流传热系数:

2.5 颗粒分散相辐射传热系数

2.5 颗粒分散相辐射传热系数

    辐射传热是炉内重要的传热分量,与颗粒团辐射传热类似,颗粒分散相辐射传热的计算也是基于床和壁面为平行无穷大的平面,计算式如下:

模型计算与分析

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模型计算与分析

    基于上述建立的模型,对1台300MW的循环流化床锅炉进行不同工况下的计算,研究主体为亚临界中间一次再热裤衩腿型带有外置床式循环流化床锅炉,炉膛两侧依次布置4台高温绝热式旋风分离器、4台U形返料器和4台外置式换热器。锅炉的额定汽压力为17.4MPa,额定蒸汽温度为540℃,设计效率为91%,基本参数如下:炉膛宽度为15051mm,深度为14703 mm,高度36516 mm,设定的壁面灰度0.85,颗粒密度为2200 kg/m3。为了更好模拟炉内传热真实情况,本研究采用宽筛分模型,文献对山西平朔煤矸石电厂所燃烧的煤种进行取样,经过筛分,可将颗粒粒径分成7档,分布情况如表1所示。

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   将每一档颗粒在1台型号为GSL1600X的真空管式炉内燃烧,模拟颗粒一次破碎,笔者对其所得实验数据进行处理后得到粒径分布如表2所示。

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    炉内传热主要靠环形区内的颗粒对流辐射作用,而由文献知炉膛中心与壁面之间存在一个温度梯度,且随炉高增大,使得环形区平均温度下降。所研究的锅炉的稀相区入口和稀相区出口在同一高度的前墙和后墙均布置有温度测点,现假设环形区温度沿炉高呈线性下降趋势,在电厂DCS(分散控制系统)图上记录不同负荷下测点的温度值,如表3所示。再确定各个小室平均温度,通过模型计算得到该炉传热系数分布情况:环形区颗粒团壁面覆盖份额随炉高和负荷的变化情况如图2所示。负荷上升,炉内颗粒浓度增大,形成颗粒团较多,所以壁面覆盖时均份额增大;由于随着炉高颗粒浓度下降,环形区颗粒团减少,壁面覆盖时均份额相对下降。在不同负荷下,同一高度的颗粒浓度变化直接影响份额的变化,这种影响随高度增加逐渐减小,并且可以看出负荷越高,壁面覆盖份额沿炉高的变化越明显。负荷率从76.3%上升至92.6%时,各高度壁面覆盖份额上升平均幅度明显比负荷率从53.1%升至76.3%时的幅度小得多,可见高负荷下负荷的波动对壁面覆盖份额影响较小。

[循环流化床锅炉模型图]300MW循环流化床锅炉稀相区的传热研究

      由图3可知,沿CFB炉高对流传热系数呈下降趋势,原因是炉内空隙率沿炉高逐渐增加,同时环形区颗粒向下沉积作用,导致上部环形区的颗粒浓度逐渐减小,颗粒覆盖壁面时均值减小,对流传热系数相应减小,这与文献的研究结果一致,还能看出随着负荷升高,炉膛各点处的传热系数随之升高,这也是颗粒浓度增大,床温上升的影响。在负荷率53.1%时,对流传热系数沿炉高下降22.53%,在负荷率76.3%时,对流传热系数沿炉高下降26.48%,在负荷率92.6%时,对流传热系数沿炉高下降27.19%。这与图2所示高负荷颗粒团壁面覆盖份额沿炉高下降趋势明显一致。同一高度下负荷上升74.4%,对流传热系数平均增加8%~15%。

      床温是辐射传热的重要影响因素之一,随着炉高环形区内颗粒体积浓度和温度均下降,而颗粒的减少只会增强辐射传热,温度的降低会增强辐射传热,如图4所示,环形区内温度明显对辐射传热系数影响较大,抵消了颗粒体积份额带来的影响。在负荷率53.1%时,辐射传热系数沿炉高下降31.18%,在负荷率76.3%时,辐射传热系数沿炉高下降25.51%,在负荷率92.6%时,辐射传热系数沿炉高下降24.46%。同一高度下负荷上升74.4%,辐射传热系数平均增加16%~24%。

[循环流化床锅炉模型图]300MW循环流化床锅炉稀相区的传热研究

      稀相区总传热系数如图5所示,随炉膛高度增加呈下降趋势,在负荷率53.1%时,总传热系数沿炉高下降28.69%,在负荷率76.3%时,总传热系数沿炉高下降25.51%,在负荷率92.6%时,总传热系数沿炉高下降25.22%。同一高度下负荷上升74.4%,总传热系数增加12%~25%。

      从以上总传热系数的变化分析可知循环流化床锅炉内传热系数沿炉高逐渐下降,主要是床温的不均匀造成的,尤其是在低负荷下,稀相区上部和下部温度差更明显,这与文献所得结论:随着负荷的增加,炉内各温度测点处温度都升高,炉膛上下温差逐渐减小保持一致。所以在高负荷下,炉内温度较均匀,传热更稳定。

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根据汽水系统运行的实测数据计算得到各负荷下产生蒸汽的总吸热量,与模型计算得到锅炉稀相区总放热量进行对比验证,由图6可得,二者数值差随负荷变化有变动,负荷率53.1%时,差值约为0.37×105 kW,稀相区放热量占总吸热量约为75.7%;负荷率76.3%时,差值0.24×105 kW,稀相区放热量占总吸热量约为83.1%;负荷92.6%时,差值约为0.48×105 kW,稀相区放热量占总吸热量约为73.8%,综上可知稀相区放热占锅炉总放热主要部分,不考虑其它因素影响,大约占70%~80%左右,该模型计算值与实测值趋势基本一致。

结论

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结论

     本研究对1台实际运行的300MW的燃烧煤矸石的循环流化床锅炉建模结合实际炉内温度测点进行计算并分析,对实际炉内的换热情况作了模拟,得到炉内各高度的传热系数分布,得出炉内颗粒传热与沿炉高变化的颗粒浓度和环形区的温度变化密切相关。比较了在高负荷和低负荷下传热系数的变化情况,得出结论:

(1)   锅炉在较高负荷下运行时,负荷的波动对颗粒团壁面覆盖时均份额影响较小,继而对炉内对流换热影响较小;

(2)   炉内环形区温度沿床高的偏差随负荷升高略有减小,且对辐射换热影响比对流换热大;

(3)    随着负荷升高,对流换热系数沿炉高下降增大,而辐射换热系数沿炉高下降减小,高负荷时炉内总换热系数沿炉高下降25%左右,低负荷时沿炉高下降28%左右,高负荷下炉内沿高度温差更小,传热更稳定。

循环流化床锅炉模型图视频

600MW超临界循环流化床锅炉电厂模拟仿真装置-湖南永盛模型

拓展阅读

循环流化床锅炉改造,330MW循环流化床锅炉回料阀炉衬改造方案:http://www.guoluliuhuachuang.cn/xh/61.html

【循环流化床锅炉动画】中小型循环流化床锅炉富氧-烟气再循环(O2/CO2)混合燃烧技术的可行性:http://www.guoluliuhuachuang.cn/xh/20.html

相关问答

问:循环流化床锅炉j结构简图

答:循环流化床锅炉工作原理循环流化床锅炉是一种新型的燃用固体燃料(如煤)的锅炉。固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒、炉渣等)在炉膛内以一种特殊的气固流动方式(流态化)运动,离开炉膛的颗粒又被分离并送回炉膛循环燃烧。   固体颗粒的浓度高,燃烧、传质、传热剧烈,温度分布均匀一次风(流化风)经过风室由炉膛底部穿过孔的底板(布风板)送入炉膛,炉膛内是一些粒度为0~6mm(甚至更大)的固体颗粒(燃料、石灰石、砂粒等),它们被流化风流化呈流体的特性并充满整个炉膛;较细的颗粒被气流夹带飞出炉膛并由旋风分离器(也可以是其它分离器)分离收集,并通过分离器下面的料腿与返料器送回炉膛循环燃烧;烟气和不被分离器捕集的细颗粒排入尾部烟道,尾部烟道和除尘等与常规煤粉炉相似。与其它煤燃烧方式相比,循环流化床锅炉特有的部件主要有布风板、分离器、返料器以及外置热交换器等。

问:求发电厂循环流化床锅炉的汽水系统图

答:汽水系统图我能提供,这个是260t/h循环流化床锅炉,额定蒸发压力9.8MPa,蒸汽温度540℃,单筒锅炉,π型布置,你参考一下。

问:循环流化床锅炉其CFB代表什么意思

答:循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧枝术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废弃物处理利用等领域已得到广泛的商业应用,并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展;国内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起,已有上百台循环流化床锅炉投入运行或正在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期。
CFB(circulating fluidized bed)是在鼓泡床锅炉(沸腾炉)的基础上发展起来的,因此鼓泡床的一些理论和概念可以用于循环流化床锅炉。但是又有很大的差别。早期的循环流化床锅炉流化速度比较高,因此称作快速循环循环床锅炉。快速床的基本理论也可以用于循环流化床锅炉。鼓泡床和快速床的基本理论已经研究了很长时间,形成了一定的理论。要了解循环流化床的原理,必须要了解鼓泡床和快速床的理论以及物料从鼓泡床→湍流床→快速床各种状态下的动力特性、燃烧特性以及传热特性。

用户评论

来自[黄石]的客户:2019-02-08 21:18:41
长期供货厂家,不错,售后服务很好。

来自[日照]的客户:2019-01-31 08:33:06
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来自[贵州]的客户:2019-01-23 10:50:08
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来自[新乐]的客户:2019-01-22 11:38:20
这个生物质锅炉产气快,压力足,简单好用,操作简单,一键启停,总体还是比较满意。

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来自[奉化]的客户:2019-01-14 11:40:40
质量可靠 操作方便

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来自[吐鲁番]的客户:2019-01-13 00:00:47
循环流化床锅炉CFB就是英文Circulating fluidized bed中每个单词的前三个字母,就是循环流化床的意思

来自[肥城]的客户:2019-01-12 23:25:45
不错的卖家,发货很快的说!

来自[绵阳]的客户:2019-01-12 22:46:31
要多大机组的,那个锅炉厂的?最好是加型号,我好给你找找有没有你对应的画面!

来自[云南]的客户:2019-01-12 20:35:46
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来自[无锡]的客户:2019-01-12 19:40:58
试用了很好,比想象中的还要好,很满意

来自[集安]的客户:2019-01-12 18:26:00
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