循环流化床密相区颗粒扩散与燃烧研究

论文摘要

超临界循环流化床锅炉兼备了循环流化床燃烧技术和超临界压力蒸汽循环的优点,在实现煤的清洁燃烧、提高发电效率方面已经充分显示了其优越性,因此大型超临界循环流化床锅炉的研制符合我国煤炭清洁高效利用的要求。随着循环流化床锅炉向大容量和高参数方向发展,锅炉炉膛尺寸不断增大,给煤扩散不均匀性的问题日益突出。本文在国家“十一五”科技支撑计划子课题“超临界循环流化床锅炉给煤分布均匀性研究”的支持下,通过研究大型循环流化床炉内给煤分布特性,以期实现炉内燃料的均匀分布,同时探索出一种可行的实验方法、方便快捷的了解循环流化床炉内燃料的分布特性。在0.9m×0.47m×6m的循环流化床冷态试验台上,采用热示踪粒子和颜色示踪颗粒模拟实际给煤颗粒在炉膛内的扩散和混合过程。用取样和图像分析法确定测点处颗粒浓度,建立了热电偶温升与热示踪粒子浓度之间的关系式;采用热示踪粒子方法研究发现颗粒横向扩散系数随着给煤口高度、流化风速、静止床高增加而增大。在实验数据基础上建立了密相区颗粒二维横向扩散模型,模型包括颗粒扩散模型、能量模型和热电偶响应模型,模拟得到的温升和颗粒浓度与实验数据吻合较好,同时给出了模拟浓度与温升数据之间的比值,解释了浓度扩散与热量扩散之间的延迟性问题,得到了扩散系数的无量纲关系式。在二维流动模型的基础上,建立了密相区煤燃烧模型,模型考虑了挥发份的析出、燃烧和焦炭燃烧等子模型,模拟了600MW超临界循环流化床原型锅炉密相区煤燃烧情况,分析了流化风速、静止床高对扩散的影响,提出使给煤扩散更加均匀的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外循环流化床发展现状
• 1.3 超临界循环流化床存在的问题
• 1.4 给煤横向扩散文献综述
• 1.5 密相区煤颗粒燃烧文献综述
• 1.6 本文研究对象及方法
• 2 循环流化床密相区给煤横向扩散试验
• 2.1 试验系统
• 2.2 实验方法
• 2.3 颜色示踪法实验结果与讨论
• 2.4 热粒子示踪法实验结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 3 循环流化床给煤扩散数值模拟
• 3.1 密相区颗粒二维扩散模拟
• 3.2 模拟计算结果与分析
• 3.3 横向扩散系数
• 3.4 本章小结
• 4 循环流化床密相区燃煤扩散与燃烧
• 4.1 循环流化床密相区流动模拟研究
• 4.2 密相区燃烧模拟研究
• 4.3 模型求解
• 4.4 密相区燃烧数值模拟结果与分析
• 4.5 本章小结
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 下一步工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文