循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數研究

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1、循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數研究 循環(huán)流化床鍋爐爐膛傳熱系數研究 2014/08/08 《動力工程學報》2014年第六期 1試驗受熱面及測量方法 試驗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板３．２～４．４ｍ的區(qū)域，第二組水冷壁換熱器布置在距布風板１５．６～１６．６ｍ的區(qū)域，分別模擬ＣＦＢ鍋爐過渡區(qū)及稀相區(qū)的水冷壁．２組水冷壁換熱器的結構相同，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、出口集箱安裝熱電偶以測量進、出口工質的溫度；在水冷壁換熱器進、出口煙氣側安裝熱電偶以測量換熱器進、出口煙氣的溫度，從而確定傳熱溫差；在水冷壁換熱器進、出口煙氣側安裝壓力測量元件以測量換熱器進、出口的壓差，從而確定測試段的顆粒懸浮密度；采用浮子流量計測量流經水冷壁換熱器的工質流量．水冷壁換熱器測點布置及其結構見圖２． 2試驗結果及分析 在ＣＦＢ鍋爐爐膛內，影響爐膛受熱面?zhèn)鳠嵯禂档闹饕蛩赜写矞?、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，流化速度對傳熱系數的影響主要通過影響顆粒懸浮密度從而產生間接影響［１］．因此，筆者重點考察了床溫和顆粒懸浮密度對爐膛水

3、冷壁傳熱系數的影響．圖３給出了試驗得到的相對傳熱系數ｈ２／ｈ２ｂ與床溫的關系曲線，其中ｈ２ｂ為基準工況的傳熱系數，爐內顆粒懸浮密度為１１．９５ｋｇ／ｍ３．由圖３可知，隨著爐膛床溫的升高，相對傳熱系數相應增大，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．圖４給出了試驗得到的相對傳熱系數ｈ２／ｈ２ｂ與顆粒懸浮密度ρｓｕｓ的關系曲線，其中床溫為９４１℃．由于ＣＦＢ鍋爐爐內顆粒的熱容量大大高于氣體的熱容量，顆粒對流傳熱為主要傳熱機制．顆粒對流傳熱系數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，壁面附近的顆粒濃度與整個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)生傳熱的機會．因此，隨著顆粒懸浮密度的增大，相對傳熱系數增大．由于ＣＦＢ鍋爐爐膛中心區(qū)域的大部分顆粒向上運動，而水冷壁附近的顆粒向下運動，爐膛顆粒懸浮密度通常根據測量不同高度爐膛壓差來計算。 3傳熱系數的關聯模型 針對ＣＦＢ鍋爐爐內傳熱系數，不同學者在試驗臺或工業(yè)裝置上進行了傳熱規(guī)律的測試研究工作，建立了相應的爐內傳熱系數計算模型（見表１），但這些傳熱系數計算模型的適用溫度最高為９４０℃．通過對１ＭＷＣＦＢ鍋爐試驗臺傳熱系數試驗數據的整理和回歸，得到高溫型ＣＦＢ鍋爐爐膛傳熱系數的關聯模型為當顆粒懸浮密度為７ｋｇ／ｍ

5、３、床溫為８２４～９４０℃時，該關聯模型與表１中Ｄｕｔｔａ等（２００２）的關聯模型計算得到的傳熱系數對比見圖６，兩者計算結果偏差小于８．６％． 4結論 （１）隨著床溫的升高及顆粒懸浮密度的增大，爐膛傳熱系數相應增大．（２）通過對試驗數據的回歸整理得到高溫型ＣＦＢ鍋爐爐膛傳熱系數關聯模型，爐膛傳熱系數可表示為床溫與顆粒懸浮密度的關聯式．該關聯式得到的爐膛傳熱系數計算值與試驗值的偏差小于７％．（３）當顆粒懸浮密度為７ｋｇ／ｍ３、床溫為８２４～９４０℃時，本文傳熱系數關聯模型與Ｄｕｔｔａ等（２００２）關聯模型計算得到的傳熱系數偏差小于８．６％． 作者：孫獻斌劉海峰王海濤時正海高洪培金森旺單位：中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司 上一個文章： 恒溫混煤熱重特性研究下一個文章： 高堿煤燃燒灰中主要元素的遷移