循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數(shù)研究

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1、循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數(shù)研究 循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數(shù)研究 2014/08/08 《動(dòng)力工程學(xué)報(bào)》2014年第六期 1試驗(yàn)受熱面及測(cè)量方法 試驗(yàn)受熱面為水冷壁換熱器，第一組水冷壁換熱器布置在距布風(fēng)板３．２～４．４ｍ的區(qū)域，第二組水冷壁換熱器布置在距布風(fēng)板１５．６～１６．６ｍ的區(qū)域，分別模擬ＣＦＢ鍋爐過(guò)渡區(qū)及稀相區(qū)的水冷壁．２組水冷壁換熱器的結(jié)構(gòu)相同，每組由７根直徑為２５ｍｍ的光管組成，相鄰管節(jié)距為４５ｍｍ，水冷壁換熱器高度為１．２ｍ，受熱面積為０．７９１ｍ２．在水

2、冷壁熱器的進(jìn)、出口集箱安裝熱電偶以測(cè)量進(jìn)、出口工質(zhì)的溫度；在水冷壁換熱器進(jìn)、出口煙氣側(cè)安裝熱電偶以測(cè)量換熱器進(jìn)、出口煙氣的溫度，從而確定傳熱溫差；在水冷壁換熱器進(jìn)、出口煙氣側(cè)安裝壓力測(cè)量元件以測(cè)量換熱器進(jìn)、出口的壓差，從而確定測(cè)試段的顆粒懸浮密度；采用浮子流量計(jì)測(cè)量流經(jīng)水冷壁換熱器的工質(zhì)流量．水冷壁換熱器測(cè)點(diǎn)布置及其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖２． 2試驗(yàn)結(jié)果及分析 在ＣＦＢ鍋爐爐膛內(nèi)，影響爐膛受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的主要因素有床溫、顆粒懸浮密度、灰顆粒粒徑及流化速度等．在灰顆粒粒徑基本相同的情況下，流化速度對(duì)傳熱系數(shù)的影響主要通過(guò)影響顆粒懸浮密度從而產(chǎn)生間接影響［１］．因此，筆者重點(diǎn)考察了床溫和顆粒懸浮密度對(duì)爐膛水

3、冷壁傳熱系數(shù)的影響．圖３給出了試驗(yàn)得到的相對(duì)傳熱系數(shù)ｈ２／ｈ２ｂ與床溫的關(guān)系曲線，其中ｈ２ｂ為基準(zhǔn)工況的傳熱系數(shù)，爐內(nèi)顆粒懸浮密度為１１．９５ｋｇ／ｍ３．由圖３可知，隨著爐膛床溫的升高，相對(duì)傳熱系數(shù)相應(yīng)增大，主要原因是床溫的升高使得灰顆粒與受熱面管束的輻射換熱增強(qiáng)．圖４給出了試驗(yàn)得到的相對(duì)傳熱系數(shù)ｈ２／ｈ２ｂ與顆粒懸浮密度ρｓｕｓ的關(guān)系曲線，其中床溫為９４１℃．由于ＣＦＢ鍋爐爐內(nèi)顆粒的熱容量大大高于氣體的熱容量，顆粒對(duì)流傳熱為主要傳熱機(jī)制．顆粒對(duì)流傳熱系數(shù)的大小主要依賴于受熱面上固體顆粒的聚集濃度以及顆粒的更新率．在ＣＦＢ鍋爐爐膛內(nèi)，壁面附近的顆粒濃度與整個(gè)床截面的平均顆粒懸浮密度成正比．而平

4、均顆粒懸浮密度的增大使得壁面附近的顆粒濃度增大，提供了更多的顆粒與壁面之間發(fā)生傳熱的機(jī)會(huì)．因此，隨著顆粒懸浮密度的增大，相對(duì)傳熱系數(shù)增大．由于ＣＦＢ鍋爐爐膛中心區(qū)域的大部分顆粒向上運(yùn)動(dòng)，而水冷壁附近的顆粒向下運(yùn)動(dòng)，爐膛顆粒懸浮密度通常根據(jù)測(cè)量不同高度爐膛壓差來(lái)計(jì)算。 3傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)模型 針對(duì)ＣＦＢ鍋爐爐內(nèi)傳熱系數(shù)，不同學(xué)者在試驗(yàn)臺(tái)或工業(yè)裝置上進(jìn)行了傳熱規(guī)律的測(cè)試研究工作，建立了相應(yīng)的爐內(nèi)傳熱系數(shù)計(jì)算模型（見(jiàn)表１），但這些傳熱系數(shù)計(jì)算模型的適用溫度最高為９４０℃．通過(guò)對(duì)１ＭＷＣＦＢ鍋爐試驗(yàn)臺(tái)傳熱系數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和回歸，得到高溫型ＣＦＢ鍋爐爐膛傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)模型為當(dāng)顆粒懸浮密度為７ｋｇ／ｍ

5、３、床溫為８２４～９４０℃時(shí)，該關(guān)聯(lián)模型與表１中Ｄｕｔｔａ等（２００２）的關(guān)聯(lián)模型計(jì)算得到的傳熱系數(shù)對(duì)比見(jiàn)圖６，兩者計(jì)算結(jié)果偏差小于８．６％． 4結(jié)論 （１）隨著床溫的升高及顆粒懸浮密度的增大，爐膛傳熱系數(shù)相應(yīng)增大．（２）通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸整理得到高溫型ＣＦＢ鍋爐爐膛傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)模型，爐膛傳熱系數(shù)可表示為床溫與顆粒懸浮密度的關(guān)聯(lián)式．該關(guān)聯(lián)式得到的爐膛傳熱系數(shù)計(jì)算值與試驗(yàn)值的偏差小于７％．（３）當(dāng)顆粒懸浮密度為７ｋｇ／ｍ３、床溫為８２４～９４０℃時(shí)，本文傳熱系數(shù)關(guān)聯(lián)模型與Ｄｕｔｔａ等（２００２）關(guān)聯(lián)模型計(jì)算得到的傳熱系數(shù)偏差小于８．６％． 作者：孫獻(xiàn)斌劉海峰王海濤時(shí)正海高洪培金森旺單位：中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司 上一個(gè)文章： 恒溫混煤熱重特性研究下一個(gè)文章： 高堿煤燃燒灰中主要元素的遷移