水泥窯余熱鍋爐管束磨損及其積灰特性的數(shù)值模擬.pdf

1、水泥作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)材料，生產(chǎn)過(guò)程中排放大量的中低溫廢熱，不僅造成環(huán)境污染，而且損耗了大量的可利用熱，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。水泥窯窯頭、窯尾余熱鍋爐中的煙氣特性不同，窯頭飛灰顆粒較硬，容易對(duì)管束造成磨損，影響鍋爐運(yùn)行的安全性；窯尾煙氣飛灰濃度高，灰粒較細(xì)，容易在受熱面上積灰，影響鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，研究水泥窯余熱鍋爐管束磨損和積灰特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文主要采用數(shù)值模擬的方法對(duì)水泥窯余熱鍋爐的通流結(jié)構(gòu)、窯頭余熱鍋

2、爐受熱面的磨損及其窯尾余熱鍋爐積灰影響傳熱進(jìn)行了研究。對(duì)整個(gè)通流結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維空間場(chǎng)的數(shù)值模擬，得到了加裝倒v型均流裝置前后的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)分布圖；并對(duì)二維換熱段進(jìn)行數(shù)值模擬，揭示了管束管排間的氣體速度分布規(guī)律。對(duì)窯頭余熱鍋爐管束磨損進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了管束橫縱向間距、管束直徑及顆粒入口速度等因素對(duì)飛灰顆粒撞擊管束行為的影響，獲得了飛灰顆粒橫掠管束的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并采用飛灰顆粒通過(guò)率及碰撞率的無(wú)因次關(guān)聯(lián)式來(lái)表征各因素的影響規(guī)律。對(duì)窯尾余熱鍋爐

3、的積灰影響傳熱進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，探討了不同壁溫、不同流速下以及變工況后積灰對(duì)光管傳熱特性的影響。
　　通流結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬結(jié)果表明：加裝倒v型均流裝置可以較好的對(duì)過(guò)渡段出口進(jìn)行速度均流，提高受熱面的傳熱有效性，減輕速度不均造成的局部磨損；非均勻流速煙氣沖刷順列管束，大約經(jīng)過(guò)5排管子后，主流速度分布就比較均勻；管束背面存在渦流作用，此處速度較低，容易積灰。
　　飛灰沖刷窯頭余熱鍋爐受熱面模擬研究結(jié)果表明：隨著粒徑的增大，飛灰顆粒沖刷順

4、列管束的通過(guò)率降低，碰撞率增大；管徑及管間橫向間距增大使得顆粒通過(guò)率增大，碰撞率降低；顆粒入口速度及縱向間距增大，使得顆粒通過(guò)率降低，碰撞率增大。
　　窯尾積灰影響傳熱特性的數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明：窯尾余熱鍋爐管束積灰為松散性積灰，主要分布在管束背風(fēng)面；隨著煙氣流速的增大，積灰尺寸減小，Nu數(shù)增大；積灰后光管的Nu數(shù)小于未積灰下的，積灰造成Nu數(shù)的減小量百分比隨著煙氣流速的增大而減?。环e灰前后煙氣進(jìn)出口壓力差變化較小，對(duì)換熱段煙風(fēng)阻力影