循环流化床锅炉风帽阻力特性与射流深度的实验研究

论文摘要

循环流化床锅炉(CFB)具有燃烧效率高、煤种适应性广、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大、灰渣可综合利用等优点,是目前煤洁净燃烧的主要应用方向。风帽作为CFB上的关键部件对锅炉的燃烧过程有着重要影响。本文搭建了循环流化床布风板风帽特性研究的多功能试验台,进行了不同形式风帽的阻力实验和风帽小孔的射流实验。针对包头第一热电厂循环流化床锅炉风帽的改造,并自主设计和制造了新型的多角度侧箭头型风帽,用U型压力计测量了各种典型风帽的阻力变化情况,得出了风帽结构的阻力系数,并定性比较了其优缺点。风帽作为循环流化床锅炉燃烧设计中的核心部件,其阻力特性从一个侧面反映了风帽的性能,而风帽在密相区,尤其是其附近气固流动行为可以通过风帽喷出气体射流的流动轨迹和射流穿透床层的距离来宏观地描述。本文对包头第一电厂9#、10#锅炉改造前后的两种风帽射流深度进行了理论分析和研究。根据动量定理和适当的物理简化,建立了风帽斜向下射流的物理模型,根据密度相近的模化条件建立了射流运动的等效水模化试验台,最后,对改造前后两种风帽在循环流化床锅炉密相区的射流深度进行了对比。结果表明:实测的射流穿透深度和理论计算值吻合,并得到改造前后风帽射流深度的变化情况,为工程设计中风帽的选型与优化和改造提供有益参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 循环流化床锅炉的发展及特点
• 1.1.1 发展循环流化床锅炉的意义
• 1.1.2 循环流化床锅炉工作原理
• 1.1.3 国内外循环流化床的主要型式及其发展
• 1.1.4 外循环流化床锅炉的技术特点
• 1.2 循环流化床锅炉运行中的问题
• 1.3 循环流化床锅炉布风板风帽简介
• 1.4 国内外相关研究成果
• 1.5 本文的研究内容
• 2 循环流化床布风板风帽阻力特性研究
• 2.1 风帽阻力系数实验
• 2.1.2 用于实验的风帽结构
• 2.1.3 风帽试验台
• 2.1.4 测量方法
• 2.2 实验与结果分析
• 2.2.1 典型风帽特性曲线图
• 2.2.2 风帽阻力系数ξ与风速的关系曲线图
• 2.2.3 出口直径的变化对风帽阻力系数的影响
• 2.3 小结
• 3 风帽射流深度实验
• 3.1 物理模型
• 3.1.1 风帽射流的物理模型
• 3.1.2 风帽射流的数学理论
• 3.2 风帽斜向下射流试验台
• 3.2.1 实验台及系统
• 3.2.2 实验测量方法及手段
• 3.3 实验研究和实验数据分析
• 3.3.1 箭头型风帽的实验研究和实验数据
• 3.3.2 Γ型风帽的实验研究和实验数据
• 3.4 风帽射流深度实验数据分析
• 3.4.1 实验测量深度与理论计算深度对比
• 3.4.2 淹没深度对射流深度的影响
• 3.4.3 出口直径对射流深度的影响
• 3.4.4 出口速度对射流深度的影响
• 3.4.6 箭头型风帽在生产现场工况下的射流深度
• 3.5 小结
• 4 结论
• 参考文献
• 附录A 风帽阻力特性数据汇总
• 附录B 风帽射流深度数据汇总
• 在学研究成果
• 致谢