循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱特性研究及仿真.pdf

1、循環(huán)流化床具有燃燒效率高、燃料適應(yīng)性好、污染小等優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)今世界對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視以及煤炭將在很長時(shí)間內(nèi)為我國主要能源的情況下，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)將在國內(nèi)外獲得迅速發(fā)展。 循環(huán)流化床鍋爐的鍋內(nèi)過程與煤粉鍋爐基本相同，研究人員對(duì)鍋內(nèi)過程已經(jīng)有了很深入的研究。但是，循環(huán)流化床爐內(nèi)過程與煤粉爐有很大差異，其爐內(nèi)明顯分為密相區(qū)和稀相區(qū)，固體顆粒濃度高、流場復(fù)雜，傳熱過程中輻射和對(duì)流都占較大比例，而且燃料為寬篩分，燃燒過程也比煤粉爐復(fù)雜

2、得多。因此，有關(guān)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)傳熱特性及其影響因素至今尚未得到充分的研究和了解。本文在前人已有的研究基礎(chǔ)上對(duì)循環(huán)流化床的爐內(nèi)特性進(jìn)行了深入研究，這對(duì)循環(huán)流化床的運(yùn)行、控制系統(tǒng)優(yōu)化、大型化等方面均具有重要意義。 論文重點(diǎn)對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)傳熱特性進(jìn)行了深入研究，利用理論分析和建模仿真的方法，首次揭示了燃料量增加(減少)時(shí)單位燃料量放熱量減少(增加)的變化規(guī)律，并與煤粉爐爐內(nèi)特性進(jìn)行比較，詳細(xì)分析了變化的幅度和造成這一特性的

3、原因，為循環(huán)流化床鍋爐的大型化、運(yùn)行優(yōu)化以及設(shè)計(jì)等方面提供了重要的理論依據(jù)。 為深入研究循環(huán)流化床爐內(nèi)傳熱特性和驗(yàn)證理論分析結(jié)果，本文基于對(duì)目前已有各種模型結(jié)構(gòu)的分析和比較，充分考慮了循環(huán)流化床高固體濃度和流場的特點(diǎn)，采用環(huán)核流動(dòng)結(jié)構(gòu)建立了全面的循環(huán)流化床鍋爐的爐內(nèi)整體動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。所建模型由主體模型和子模型構(gòu)成，主體模型由氣體組份質(zhì)量平衡方程、固體質(zhì)量平衡方程、碳質(zhì)量平衡方程、小室能量平衡方程構(gòu)成；子模型由煤燃燒模型、氣固流動(dòng)

4、模型、傳熱模型構(gòu)成。煤燃燒模型包括煤的干燥、破碎和磨損、揮發(fā)份析出和燃燒以及焦碳燃燒等模型，使煤燃燒模型更加完善。與一般環(huán)核流動(dòng)結(jié)構(gòu)模型采用集總參數(shù)處理氣固流動(dòng)部分不同，本文采用分布參數(shù)建立了氣固流動(dòng)模型，并根據(jù)物料的寬篩分特性把物料按粒徑劃分成很多檔，對(duì)每檔物料的速度和每檔煤顆粒燃燒過程分別進(jìn)行處理，提高了模型的精度。傳熱模型詳細(xì)區(qū)分了氣體對(duì)流傳熱、固體顆粒對(duì)流傳熱和輻射傳熱，便于循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)特性的分析和研究。 利用所建

5、模型按現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行仿真，并與現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了仿真模型的正確性與通用性；按照理論分析的參數(shù)條件進(jìn)行仿真計(jì)算，驗(yàn)證了理論結(jié)果的正確性。 文中利用模型動(dòng)態(tài)仿真，對(duì)燃料量、過量空氣系數(shù)擾動(dòng)時(shí)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)各參數(shù)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了研究分析，指出由于床料熱慣性和流化速度的影響，爐內(nèi)動(dòng)態(tài)過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間比煤粉爐的長十幾倍，這對(duì)循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)和優(yōu)化有重要指導(dǎo)意義。 本文建立的完整爐內(nèi)過程模型具有良好的通