回料流和二次風(fēng)射流對(duì)循環(huán)流化床流動(dòng)與燃燒特性的影響.pdf

1、循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)是一種適合我國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)的低成本清潔燃燒技術(shù)，在近年得到較快的發(fā)展。由于循環(huán)流化床內(nèi)氣固流動(dòng)的復(fù)雜性，目前對(duì)于在回料流和二次風(fēng)射流等因素作用下提升管內(nèi)的氣固流動(dòng)特性還缺乏系統(tǒng)研究，而且現(xiàn)有的研究大多局限于圓形截面的流化床，對(duì)于矩形或方形截面流化床的流動(dòng)特性還需要進(jìn)行更深入的研究。作者設(shè)計(jì)和建立了一套方形循環(huán)流化床冷態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了回料氣固兩相流和二次風(fēng)射流的流動(dòng)特性及其對(duì)提升管整體和局部流動(dòng)特性的影

2、響。通過數(shù)值模擬的方法，更好地認(rèn)識(shí)了不同形式二次風(fēng)射流作用下提升管內(nèi)氣固流動(dòng)特性。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)一臺(tái)440t/h燃用低揮發(fā)份貧煤的循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行的系統(tǒng)分析和相關(guān)燃燒優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，考察了回料流與二次風(fēng)射流對(duì)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)氣固混合及燃燒情況的影響。
　　采用壓力梯度測(cè)量，光纖探針技術(shù)對(duì)顆粒濃度及速度的測(cè)量，以及射流氣體示蹤實(shí)驗(yàn)等手段研究了方形循環(huán)流化床提升管氣固流動(dòng)特性的影響因素。結(jié)合回料流和主流流動(dòng)形式來分析床層底部流動(dòng)的不

3、對(duì)稱分布以及因此造成的對(duì)床層中上部區(qū)域氣固流動(dòng)的影響。研究了在實(shí)驗(yàn)物料中加入部分粗大顆粒改善底部一次風(fēng)偏流的現(xiàn)象。研究了不同顆粒循環(huán)流率下，回料口高度的不同對(duì)系統(tǒng)壓力梯度分布和局部顆粒濃度分布的影響，同時(shí)還分析了空氣分級(jí)條件下回料口高置所產(chǎn)生的影響。
　　系統(tǒng)地研究了不同形式二次風(fēng)射流，包括墻式、角式、中心水平桿式和中心豎直柱式布置二次風(fēng)對(duì)床內(nèi)氣固流動(dòng)的影響，以及射流在床內(nèi)的擴(kuò)散與分布。在進(jìn)行空氣分級(jí)之后，床層底部由于一次風(fēng)速的降

4、低以及二次風(fēng)射流形成的布幕作用而形成較高濃度的密相區(qū)。不同形式的二次風(fēng)射流附近存在不同的顆粒濃度分布，當(dāng)射流距離布風(fēng)板較近時(shí)還將影響到底部顆粒濃度的分布。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氣體飽和夾帶流率隨二次風(fēng)率的增加而降低，隨二次風(fēng)高度的增加而減少。當(dāng)系統(tǒng)顆粒循環(huán)流率超過空氣分級(jí)下系統(tǒng)飽和夾帶流率時(shí)，系統(tǒng)壓力梯度趨于呈S形分布，底部壓力梯度將不再變化，密相區(qū)高度隨顆粒循環(huán)流率的增加而提高，其底部壓力梯度大小主要同底部流化風(fēng)速有關(guān)。在添加粗砂顆粒的空氣分級(jí)工

5、況下，粗大顆粒在床層底部顆粒群中占有更高的比例，而在上部區(qū)域及出口顆粒群中則降低了。本文還利用分形分析的手段研究了二次風(fēng)射流對(duì)提升管局部和整體流動(dòng)的波動(dòng)特性的影響。
　　利用氣體示蹤技術(shù)，對(duì)回料風(fēng)和二次風(fēng)射流在床內(nèi)的擴(kuò)散與分布進(jìn)行了測(cè)量，提出改進(jìn)的提升管內(nèi)水平墻式二次風(fēng)射流穿透深度的計(jì)算模型，模型預(yù)測(cè)值同實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　采用雙流體模型對(duì)所研究的冷態(tài)方形循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)臺(tái)部分工況的氣固流動(dòng)進(jìn)行了模擬。計(jì)算結(jié)果同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在