收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

循环流化床锅炉流动、传热和燃烧模型

华玉龙  
【摘要】: 高效、低污染地利用能源是可持续性发展的必然要求。循环流化床燃烧技术正是由于其高效、低污染和煤种适应性广等优点受到世界各国的高度重视,已成为清洁煤燃烧技术的主导发展方向之一,在我国,特别是现阶段,煤仍然是主要的一次能源,所以发展循环流化床燃烧技术对于节能和环保都有重要的现实意义。 为了保证循环流化床锅炉的合理设计和优化运行,研究设计和操作参数对锅炉的燃烧效率、稳定性等方面的影响是十分重要的。试验的方法虽然必要,但是影响锅炉运行的变量参数之多,使得不可能对每一种工况都进行试验,而满足一定精度要求的数学模型则是一种有效的替代手段,它可节省人力、物力,甚至可以弥补试验手段的不足之处,因此数学模拟又被形象地称为“数值试验”。 本论文的主要目的是在理论研究和试验结果的基础上,发展循环流化床锅炉整体数学模型,为循环流化床锅炉的设计、优化运行提供可靠参数和信息指导。 首先,论文采用半经验方法,建立了一个流动模型,以此来估算循环流化床锅炉局部的固体颗粒体积份额分布。该模型假设颗粒在循环流化床锅炉内部呈现环核流动结构,炉膛沿高度方向分为下部浓度较高的密相区、上部颗粒浓度较低的稀相区以及连接这两个区的过渡区,论文中称之为飞溅区。相对于催化裂化流化床而言,循环流化床锅炉往往采用宽筛分颗粒,论文将整个宽筛分颗粒离散为若干组,模型考虑各组颗粒在燃烧过程中的破碎、磨损和缩合等化学、物理过程。模拟结果显示靠近炉膛壁面附近的颗粒的平均直径大于炉膛中心位置的颗粒的平均直径;而沿着炉膛高度方向,颗粒的平均直径逐渐减小,特别是在由密相区向稀相区过渡的飞溅区,颗粒的平均直径迅速减小,这些预测结果与参考文献中的试验数据吻合良好。 其次,在流动模型的基础上,论文发展了一个用来预测循环流化床锅炉稀相区床层与壁面辐射传热系数的三维模型。模型采用离散坐标法求解辐射传热方程。由于炉膛内存在着煤、焦碳、飞灰、沙子和石灰石等多种颗粒,论文采用Mie散射理论计算不同颗粒的吸收、散射系数等。论文引用文献中的试验数据对模型进行了验证,在此基础上,模型考虑了温度场、表观气体速度等对辐射传热系数的影响,同时也考虑了颗粒特性(包括颗粒直径、宽筛分、颗粒分层、颗粒的光学系数和颗粒的混合等)对辐射传热系数的影响。模拟结果显示:温度场和表观气体速度对于稀相区床层与壁面之间的辐射传热系数有着重大的影响,而颗粒特性也对该系数有着不同程度的影响。论文还讨论了当采用宽筛分燃料时,用Sauter平均直径来计算辐射传热系数比较合适。 在流动模型的基础上,本论文建立了以“颗粒团更新理论”为基础的对流传热模型,并讨论了模型所涉及的参数的确定方法。这样,通过对流传热系数与辐射传热系数的叠加,整个循环流化床锅炉床内与壁面的传热过程即可进行整体模拟。 再次,在循环流化床锅炉流动、传热模型的基础上,本论文建立了一个简单的煤燃烧模型。模型考虑了挥发份的析出、燃烧和焦碳燃烧等模型。模型预测了挥发份中各气体组分沿炉膛高度方向的浓度分布,还预测了燃烧后一些主要气体沿炉膛高度方向的浓度分布。结果显示,大部分挥发份在循环流化床锅炉的下部区域析出并燃烧,但仍然有小部分挥发份气体在上部区域燃烧;对于整个燃烧份额而言,而下部区域只占燃烧量的50%左右,远小于鼓泡流化床锅炉的80%;模型还分析了宽筛分燃料的挥发份在炉膛内燃烧的规律。 最后,对全文的研究内容和结果进行了总结,指出用离散坐标法来求解辐射传热方程,同时用Mie理论来考虑循环流化床锅炉中各种辐射传热介质的吸收和散射系数,这样计算的辐射传热系数的精度将大大提高。而当循环流化床锅炉采用宽筛分燃料时,将导致明显的轴向和径向的颗粒分层,从而影响到传热系数、挥发份的析出和燃烧以及燃料燃烧份额在炉膛高度方向的分布变化等。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 房德山,冷伟,徐治皋,赵长隧,郑利坤;循环流化床锅炉传热数学模型研究[J];锅炉技术;2001年09期
2 乐海南;;《动力工程》2005年第5期Ei收录论文[J];动力工程;2006年01期
3 房德山,冷伟,徐治皋,张志伦;循环流化床锅炉传热特性分析[J];东南大学学报(自然科学版);2001年06期
4 周勇;李方明;张传雪;张业礼;;旋流风冷冷渣器结构试验研究[J];工业锅炉;2009年01期
5 张瑞卿;杨海瑞;吕俊复;张强;高胜斌;蔡世林;;循环流化床锅炉炉膛的传热计算[J];动力工程学报;2011年04期
6 樊泉桂,丁岩峰;循环流化床锅炉稀相区辐射传热份额的计算方法[J];动力工程;2005年05期
7 侯伟军;卢广;;富氧燃烧下循环流化床锅炉稀相区传热模型研究[J];东北电力技术;2009年09期
8 张银法;循环流化床锅炉回流阀研究[J];南京建筑工程学院学报;1994年03期
9 周一工;循环流化床锅炉气固分离器选择与结构计算[J];中国电力;1998年08期
10 王尊虎,刘丰怀,李晶;75t/h 循环流化床锅炉的优化设计[J];发电设备;1998年02期
11 栗锋;循环流化床锅炉的应用及选择[J];中氮肥;2000年01期
12 ;HG-220/9.8-L.MN17循环流化床锅炉(HBC/EVT)[J];锅炉制造;2001年03期
13 杨林,徐茂生;循环流化床锅炉床层温度的模糊控制[J];北方交通大学学报;2002年06期
14 ;世界上第1台超临界循环流化床锅炉[J];电力勘测设计;2004年01期
15 杜昭,胡志光,常爱玲,罗鑫;循环流化床锅炉脱硫的影响因素分析[J];安全与环境学报;2004年S1期
16 马宏亮;张琦;;2×135MW循环流化床机组输煤系统试运问题浅析[J];河南电力;2005年04期
17 王伟;;150t/h循环流化床锅炉存在的问题及改进[J];中氮肥;2006年02期
18 侯博亚;王国耀;樊志华;马辽;;浅谈25t/h锅炉改造小结[J];小氮肥;2007年07期
19 张耀坤;;布袋除尘器在循环流化床锅炉上的应用[J];黑龙江科技信息;2007年19期
20 李森;陈磊;范桂如;;循环流化床(CFB)电站锅炉简介[J];电站系统工程;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;大容量循环流化床电站锅炉技术的发展[A];以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年
2 ;循环流化床锅炉在环保中的应用[A];四川省环境科学学会2003年学术年会论文集[C];2003年
3 张心;;我国循环流化床洁净煤发电技术的现状及前景[A];2004'中国西安锅炉节能环保技术交流研讨会论文集[C];2004年
4 牛万忠;张学军;;循环流化床锅炉掺烧石油焦的试验及运行调整[A];以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年
5 于德亭;步维光;钟祚群;;喷钙脱硫在中小型循环流化床锅炉上的应用[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
6 杨国;;循环流化床燃烧技术在清洁生产中的前景[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
7 陈玉林;;50MW百叶窗循环流化床锅炉燃煤粒度要求及破碎实验[A];第四届全国颗粒制备与处理学术会议论文集[C];1995年
8 于龙;李振宇;姜孝国;;循环流化床锅炉非金属防磨技术探讨[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
9 郝继红;;CFB协作网工作介绍[A];以石油焦/煤为燃料的大型CFB锅炉优化与环保技术研讨会论文集[C];2005年
10 陈世新;;循环流化床锅炉的除尘设备选择[A];2004'中国西安锅炉节能环保技术交流研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 曹磊;循环流化床锅炉蒸汽热力系统的综合优化研究[D];天津大学;2012年
3 薛力;物质外流对辐射冷却无效吸积流的影响[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2005年
4 王启民;循环流化床锅炉飞灰高压静电脱碳的研究[D];清华大学;2006年
5 王昕;流化床的流动模拟及结渣现象的探讨[D];清华大学;2005年
6 褚银平;机械型人造心脏瓣膜体外流体动力学测试与评价研究[D];浙江大学;2000年
7 马国军;微纳米间隙流动的边界滑移及其流体动力学研究[D];大连理工大学;2007年
8 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
9 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
10 马强;循环流化床锅炉燃烧系统建模与控制系统研究[D];华北电力大学(北京);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨铭;模糊神经网络在循环流化床锅炉燃烧系统中的应用[D];太原理工大学;2011年
2 邰翔;循环流化床锅炉床下等离子体点火的特性研究[D];北京交通大学;2011年
3 刘娇;基于MATLAB的1025t/h循环流化床锅炉建模与仿真研究[D];华北电力大学(河北);2010年
4 廖子昱;循环流化床锅炉N_2O生成与控制研究[D];浙江大学;2011年
5 潘冬慧;油页岩循环流化床锅炉燃烧数值模拟研究[D];东北电力大学;2010年
6 任昊;秦皇岛电厂循环流化床锅炉冷态试验及运行控制研究[D];华北电力大学(河北);2010年
7 程晓华;135MW循环流化床(CFB)锅炉机组DCS的应用[D];合肥工业大学;2010年
8 侯伟军;循环流化床锅炉富氧燃烧下传热特性研究[D];华北电力大学(河北);2010年
9 孙雅茹;循环流化床锅炉自动控制系统的研究与设计[D];大连理工大学;2003年
10 高立生;循环流化床锅炉自动控制系统的研制[D];沈阳工业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐莅 王复信 新疆昊鑫锂盐开发有限责任公司;浅析循环流化床锅炉常见运行缺陷及正确安装[N];新疆科技报(汉);2010年
2 邱慧玲;国产最大“绿色锅炉”投运[N];中国工业报;2009年
3 本报记者 冯启良 实习生 孟静航;一个特别能战斗的集体[N];赤峰日报;2010年
4 本报记者 由庆祝 通讯员 姜作齐 贾晋安;久违了的绿色[N];中国机电日报;2001年
5 本报记者 尤文韬;求实创新 放眼未来[N];中国电力报;2009年
6 ;上海锅炉厂推出循环流化床锅炉[N];今日信息报;2003年
7 路晓冰;东方锅炉30万千瓦循环流化床锅炉被认定为国家自主创新 产品[N];中国电力报;2009年
8 董雅俊;循环流化床锅炉在节油领域将有新作为[N];中国机电日报;2002年
9 本报通讯员 邱慧玲 本报记者 由庆祝;共和国骄子的无悔追求[N];中国工业报;2009年
10 记者费伟伟;吃煤矸石 发清洁电[N];人民日报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978