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《浙江大学》 2011年
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炉膛结构对循环流化床气固流动特性影响的研究

田晨  
【摘要】:循环流化床作为一项高效、清洁的燃烧技术近年来有了迅速发展,特别是随着循环流化床机组呈现大型化高参数化的发展趋势,炉膛结构布置对炉内气固流动特性的影响是该技术发展的关键问题之一。本文依托十一五国家科技支撑计划子课题项目《超临界循环流化床锅炉整体布置方案》,开展了炉膛结构对床内气固流动分布特性影响的试验研究和数值模拟计算工作,为研究开发设计具有自主知识产权的600MW超临界循环流化床锅炉提供理论基础。 本文首先在自行搭建的350m×480m×4.9m的矩形截面冷态循环流化床试验台上,利用高速摄影技术和粒子图像测速(PIV)以及PC6D型光纤颗粒浓度探针,对试验台密相区、过渡区、稀相区段内的颗粒速度浓度分布情况进行了试验测量,着重考察了不同结构布置(不同密相区结构、过渡区后墙台阶、二次风口、稀相区挂屏以及炉膛出口大小,布置位置等)对炉内的局部区域的气固流动分布的影响。 试验结果表明当密相区采用单侧后墙渐扩型结构时,床内底部颗粒的流动速度及浓度分布在前后墙方向上均呈非中心对称分布,气泡和颗粒向渐扩的后墙方向偏转且返混现象剧烈,后墙附近区域颗粒浓度明显高于前墙;过渡区截面内后墙台阶结构的布置改变了该区域的气固流动分布,在靠近台阶区域,颗粒流动偏转现象明显,台阶结构的上下两端均易出现大量颗粒的聚集和碰撞;稀相区段的气固流动分布则主要受出口效应控制,颗粒速度和浓度的最大值分布于出口位置处。加大炉膛出口尺寸后,稀相区段颗粒相的径向速度增加明显,同时稀相区颗粒浓度略有增加;稀相区屏式过热器的布置增加了该区域的壁面约束,在挂屏间隔区域颗粒流动呈现类似“环核”结构的分布情况,同时在挂屏边壁区域有明显的较高浓度的颗粒回流形成。 其次本文通过对循环流化床内气固流动数值模拟方法和模型的综述与比较,特别是考虑到前期气固流动模拟中传统曳力模型的局限,引入了基于能量最小多尺度(EMMS)模型的新曳力计算方法,并结合以颗粒动力学理论为基础的双流体模型,利用Fluent6.3计算软件对循环流化床冷态试验台及多结构方案布置的600MW超临界循环流化床锅炉内的气固流动特性进行了数值模拟和分析,重考察了不同出口布置方式,稀相区挂屏布置方式和底部密相区结构等对炉内流动情况的影响。数值模拟计算结果表明:炉内颗粒浓度的轴向分布以裤衩腿高度为分界,在底部裤衩腿区域,颗粒的浓度分布和速度分布在床层径向方向上呈现明显的“w”和“M”形分布;与试验结果相对应,炉膛出口的布置情况决定了稀相区截面内气固流动分布,在采用出口紧凑布置时,炉膛各出口流率分布均匀,波动较小,增加分离器数量有利于出口流率的均匀分布;加入挂屏布置后,稀相区段颗粒浓度整体有所增加,同时在挂屏非均匀布置条件下,炉膛出口流率不均匀性增加,而采用挂屏均匀布置后,各出口流率变化不大,均匀性较好;采用单炉膛密相区结构时,炉膛底部区域的颗粒浓度要略大于双炉膛裤衩腿布置方式,另外受二次风穿透能力影响,单炉膛布置的底部截面中心位置处颗粒的径向混合较差,局部的高浓度和低浓度均有出现。 最后结合冷态试验和实炉尺寸循环流化床气固流动数值模拟的计算结果,本文给出了600MW超临界循环流化床整体布置方案的设计建议。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK229.66

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【引证文献】
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1 鲁佳易;大型循环流化床锅炉物料平衡与热平衡研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
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1 曹坤龙,王志伟,魏高升,周振堂,刘柏谦;从法国Gardanne 250 MWCFB锅炉看循环流化床燃烧技术的发展[J];东北电力学院学报;2001年01期
2 刘静,王勤辉,骆仲泱,岑可法;600MWe超临界循环流化床锅炉的设计研究[J];动力工程;2003年01期
3 刘德昌,吴正舜,张世红,陈汉平;我国循环流化床锅炉的发展现状和建议[J];动力工程;2003年03期
4 骆仲泱,何宏舟,王勤辉,岑可法;循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J];动力工程;2004年06期
5 郑成航;程乐鸣;周星龙;徐齐胜;王勤辉;方梦祥;骆仲泱;;300MW单炉膛循环流化床锅炉二次风射程的数值模拟[J];动力工程;2009年09期
6 张缠保,石勇,武瀚;循环流化床锅炉发展概况及前景[J];山西电力;2005年02期
7 钟辉,王晓严;循环流化床燃烧技术的发展[J];发电设备;2005年02期
8 孙国刚,李静海;粒径分布对循环床内颗粒速度分布的影响[J];粉体技术;1998年01期
9 岑可法,樊建人,吴小华;循环流化床中加入切向二次风后气固多相流动的研究[J];工程热物理学报;1990年04期
10 牛天况,顾凯棣,朱国桢,张圣伟,沈新根,周一工;上海锅炉厂有限公司循环流化床锅炉技术发展的现状[J];锅炉技术;2000年06期
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1 漆小波;循环流化床提升管气固两相流动力学研究[D];四川大学;2003年
2 石惠娴;循环流化床流动特性PIV测试和数值模拟[D];浙江大学;2003年
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1 白建基;基于图像法的带埋管鼓泡流化床内气固两相流体动力学研究[D];浙江大学;2005年
【共引文献】
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1 胡胜利;;循环流化床锅炉的灰渣综合利用与分析[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年01期
2 邓化凌;宋云京;王勇;岳增武;肖世荣;;CrB颗粒增强MMC涂层的组织及其耐磨机理[J];兵器材料科学与工程;2008年01期
3 刘书香;陈克清;;煤矿井下单片机控制电动机综合保护器的设计与实现[J];北京工业职业技术学院学报;2010年04期
4 刘书香;贾民政;陈克清;;基于STM32的矿用多接口通讯管理器硬件设计[J];北京工业职业技术学院学报;2012年02期
5 秦红霞;何鹏;宋军涛;苍大强;宗燕兵;章俊;;常温下固体颗粒层过滤除尘技术[J];北京科技大学学报;2006年08期
6 张益农;季晓珑;;集散控制系统在循环流化床锅炉上的应用[J];北京联合大学学报(自然科学版);2007年01期
7 吴林,王勇,董立先,邓化凌;电弧喷涂工艺参数对JCW-B涂层性能的影响[J];中国表面工程;2005年05期
8 曾力波;王勇;董立先;;粉芯丝材电弧喷涂层高温腐蚀行为[J];中国表面工程;2007年01期
9 张艳彬;左洪福;涂群章;;机器油液中磨粒铁磁性甄别及检测系统研究[J];传感器与微系统;2007年06期
10 高云崎;;循环流化床锅炉堵煤改进方案[J];中国城市经济;2010年07期
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1 黄励坚;刘军;;循环流化床锅炉代替链条炉节能减排脱硫增效成果显著[A];“科技创新与食品产业可持续发展”学术研讨会暨2008年广东省食品学会年会论文集[C];2008年
2 沈之宇;孙德敏;;丙烯腈反应器收率的偏最小二乘回归分析与建模[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
3 许志远;赵增武;李海广;;循环流化床内颗粒流动的数值模拟研究[A];第八届全国工业炉学术年会论文集[C];2011年
4 许联锋;陈刚;李建中;邵建斌;;粒子图像测速技术及其在流场测量中的应用[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
5 曹翌佳;舒伟杰;王靖岱;阳永荣;;声波法测量颗粒速度的研究[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
6 许元泽;;复杂流体多尺度物理方法的层展本质[A];中国流变学研究进展(2010)[C];2010年
7 赵香龙;姚强;李水清;李容;郑义忠;;基于电容探针对稠相气固流动系统内颗粒浓度的测量[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
8 鄂承林;卢春喜;徐春明;高金森;时铭显;;组合式提升管入口区颗粒的返混特性[A];中国颗粒学会2004年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议文集[C];2004年
9 唐娴;;基于颗粒流程序的沥青混合料颗粒接触模拟[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
10 刘柏谦;邬雅靓;张小辉;;燃煤流化床床料形貌因子的聚类分析[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(下)[C];2008年
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1 霍旺;石灰石—石膏湿法脱硫过程的吸收、氧化及结晶机理研究[D];浙江大学;2009年
2 李社锋;低挥发份劣质燃料循环流化床燃烧特性研究[D];浙江大学;2010年
3 张彦军;600MW超临界循环流化床锅炉设计关键技术研究[D];浙江大学;2009年
4 孙卫明;科学与工程计算中的Fourier级数多尺度方法[D];北京交通大学;2011年
5 周强;基于离散元方法的颗粒材料热传导研究[D];大连理工大学;2011年
6 吴学智;入口高浓度条件下的旋风分离器对比研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2011年
7 王彪;甲醇制低碳烯烃流化床反应器的研究[D];华东理工大学;2011年
8 高洋洋;多柱体系统静止绕流与涡激振动的试验及数值研究[D];中国海洋大学;2011年
9 谢金芳;基于管网计算理论的通用锅炉水动力计算系统的研究与应用[D];浙江大学;2011年
10 彭志威;基于计算流体力学的虹吸式流道形状优化设计[D];湖南大学;2009年
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1 李楠松;基于PIV测量的噪声分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 秦伟;循环流化床锅炉燃烧系统建模及其控制系统的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 曹杨;Rushton搅拌釜式生物反应器的γ射线CT测量及流体力学模拟计算[D];湘潭大学;2010年
4 白鸽;~(137)Csγ射线CT技术测量Rushton气液搅拌釜气含率的研究[D];湘潭大学;2010年
5 陈淑鑫;循环流化床锅炉培训模拟操作仿真研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 文鸣明;大型CFB锅炉在劣质无烟煤中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
7 李浩然;硅粉流态化技术研究[D];华东理工大学;2010年
8 张锡梅;循环流化床内结构布置对气固流动特性影响的试验研究[D];浙江大学;2010年
9 李培;蒙东褐煤热压脱水机理与经济性研究[D];浙江大学;2011年
10 王超;600MW超临界CFB锅炉炉膛气固流动特性的数值模拟研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
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1 郑毅;付祥卫;;循环流化床锅炉风机选型探讨[J];东北电力大学学报;2007年06期
2 岳光溪;;循环流化床燃煤技术在我国的发展与前景[J];电力设备;2008年05期
3 孙献斌;李志伟;时正海;于龙;张彦军;蒋元剑;黄中;邹生发;袁文杰;;首台国产210MW循环流化床锅炉运行问题及改进措施[J];电力设备;2008年10期
4 刘静,王勤辉,骆仲泱,岑可法;600MWe超临界循环流化床锅炉的设计研究[J];动力工程;2003年01期
5 刘德昌,吴正舜,张世红,陈汉平;我国循环流化床锅炉的发展现状和建议[J];动力工程;2003年03期
6 吕俊复,张守玉,刘青,张建胜,杨海瑞,岳光溪,沈解忠,于龙;循环流化床锅炉的飞灰含碳量问题[J];动力工程;2004年02期
7 骆仲泱,何宏舟,王勤辉,岑可法;循环流化床锅炉技术的现状及发展前景[J];动力工程;2004年06期
8 苏建民;;基于流态重构的循环流化床锅炉节能燃烧技术的应用实践[J];动力工程学报;2011年03期
9 钟辉,王晓严;循环流化床燃烧技术的发展[J];发电设备;2005年02期
10 王达三,张亚夫,潘忠刚,任爱峰,燕桂章,姜鸿安;2.8MW_t循环流化床燃烧装置[J];工程热物理学报;1986年03期
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1 肖峰;高子瑜;沈引根;;循环流化床锅炉分离器后燃现象的分析及处理[A];第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集[C];2005年
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1 石惠娴;循环流化床流动特性PIV测试和数值模拟[D];浙江大学;2003年
2 任维;焦炭流化床燃烧条件下氧化亚氮生成机理的实验研究[D];清华大学;2003年
3 雍玉梅;循环流化床锅炉大型化的数值模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2004年
4 高建强;大型循环流化床锅炉实时仿真模型与运行特性研究[D];华北电力大学(河北);2005年
5 吕俊复;超临界循环流化床锅炉水冷壁热负荷及水动力研究[D];清华大学;2005年
6 陈继辉;大型CFB锅炉气固流动若干关键性技术研究[D];重庆大学;2008年
7 侯祥松;循环流化床锅炉NO和N_2O脱除的实验研究[D];清华大学;2007年
8 华玉龙;循环流化床锅炉流动、传热和燃烧模型[D];华中科技大学;2005年
9 陈瑶姬;W型火焰锅炉燃用无烟煤低NOx燃烧技术机理和模化试验研究[D];浙江大学;2011年
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1 杨成禹;大型CFB锅炉旋风分离器的冷模试验研究[D];重庆大学;2006年
2 刘佳;循环流化床锅炉二次风射流特性的冷态实验研究与数值模拟[D];重庆大学;2007年
3 舒茂龙;大型循环流化床锅炉混流式流化床冷渣器研制[D];重庆大学;2007年
4 尹刚;白马电厂1025t/h CFB锅炉热平衡和物料平衡的试验研究[D];重庆大学;2007年
【二级引证文献】
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1 汪阳华;循环流化床锅炉燃烧智能控制研究[D];湖南工业大学;2013年
【二级参考文献】
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1 岳光溪;循环流化床技术发展与应用(下)[J];节能与环保;2004年01期
2 魏名山,马朝臣,李向荣,杜巍;用PIV进行静电旋风除尘器流场的测定[J];北京理工大学学报;2000年04期
3 杜守国,姜孝国;135 MW循环流化床锅炉的设计[J];电力建设;2003年07期
4 关金峰;450t/hCFB锅炉系统布置和技术特点[J];电力情报;2002年03期
5 钟文琪,章名耀;喷动流化床射流穿透深度试验研究[J];东南大学学报(自然科学版);2005年01期
6 范铭, 邱海平;流化床内初始气泡频率实验研究[J];东南大学学报;1994年S1期
7 王勤辉,施正伦,程乐鸣,方梦祥,骆仲泱,岑可法,张彦军;非机械阀控制外置式换热器的试验研究[J];动力工程;2001年04期
8 苏亚欣,骆仲泱,岑可法;循环流化床颗粒团更新传热模型的修正[J];动力工程;2001年05期
9 石惠娴,王勤辉,骆仲泱,岑可法;PIV应用于气固多相流动的研究现状[J];动力工程;2002年01期
10 周棋,郭强,张宏,徐鹏;DG220/9.8-13型循环流化床锅炉工业性试验研究[J];动力工程;2002年06期
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1 石惠娴;循环流化床流动特性PIV测试和数值模拟[D];浙江大学;2003年
2 查旭东;流化床内高浓度气固多相流动和燃烧的数值试验研究[D];浙江大学;2002年
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1 孔春林;气固循环床提升管内颗粒浓度和速度的实验研究[D];四川大学;2002年
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