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高浓度粉体气力输送特性试验研究及其数值模拟

周国民  
【摘要】:国内相当一部分燃煤锅炉存在燃烧效率低、低负荷稳燃性能差、污染物排放 量大以及炉膛水冷壁易结渣和高温腐蚀等一系列问题。近几年的研究成果表明, 解决上述问题的有效方法是在炉内采用煤粉浓度相对较高的高浓度燃烧方式。这 种燃烧方式具有强化煤粉气流着火,稳定燃烧,降低NOx排放等一系列优点。本 文基于高浓度燃烧的思想,结合国外在这方面的研究经验,提出了煤粉高浓度气 力输送、燃烧的新型方案,并论证了方案的可行性,指出了需要解决的问题。 本文在论证了高浓度煤粉输送的可行性及优越性前提下,对各种高浓度给粉 装置进行了对比分析,确定了采用流化罐给粉是实现高浓度粉体气力输送的最佳 装置。在自行建立的一套采用流化罐给粉装置的高浓度气力输送试验系统上,以 煤粉和黄沙作为试验物料,进行了流化罐给粉特性试验研究,试验确定了流化罐 给粉系统各参数之间的关系。针对高浓度粉体气力输送过程中的气固两相混合问 题,自行设计了一支双射流混合器,并对其进行了正交试验研究,确定了最佳结 构参数和运行参数。 本文对水平管道、竖直管道的高浓度粉体气力输送的阻力特性进行了试验研 究。在试验固气质量浓度范围内,回归得到了水平管高浓度粉体气力输送的阻力 系数试验关联式。同时,在试验固气质量浓度范围内,回归得出了竖直管高浓度 粉体气力输送的阻力系数试验关联式。上述试验关联式针对两种试验物料在特定 输送状态下而获得,形式简洁,适于一般工程设计参考。 本文对水平管道内气固两相之间以及气固两相与管壁之间的相互作用力进 行了详尽的分析,并在此基础上提出了水平管道气固两相分层流动在充分发展段 的理论模型。应用此模型,对试验条件下的高浓度粉体水平管气力输送压力损失 进行了数值求解,并将计算结果与试验数据进行了比较分析。应用欧拉双流体模 型,对高浓度粉体竖直管内气固两相流的浓度分布规律、气固两相速度分布规律 等,进行了数值模拟,并将压力损失模拟计算结果与试验结果进行了对比分析。 __,


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