300MW CFB锅炉炉膛密相区流化均匀性及磨损研究

论文摘要

在全球大力倡导低碳、环保的背景下,作为目前商业化水平最好的清洁煤燃烧技术之一,循环流化床锅炉燃烧技术正在向大型化、高参数化方向迅速发展。在过去的“十一五”规划中,我国国家科委与国家发改委示范工程600MW超临界CFB早已提上议程,高参数大型循环流化床锅炉在我国将会有很大的发展前景。由于高等级大容量的CFB锅炉,如600MW、800MW的CFB锅炉设计是在300MW基础上采用模块化组装放大的方法,因此,300MW CFB锅炉是循环流化床锅炉大型化的关键,一些大型循环流化床锅炉发展中的关键问题也将会在300MW机组中得到集中体现。为了有效地提高新开发300MW CFB锅炉机组的流化均匀性、减轻锅炉炉膛局部磨损,提高受热面整体使用寿命,保证大型循环流化床锅炉安全、长周期可靠运行,上海锅炉厂有限公司(以下称上锅公司)与上海交通大学合作进行了《300MW CFB锅炉炉膛密相区流化与磨损特性分析》的项目研究。本文通过理论分析、冷态试验和数值模拟等方法对循环流化床锅炉密相区的流化均匀性及磨损问题进行了较为深入的研究。我们不仅研究了影响大床面密相区流化不均匀性的因素、控制密相区均匀性的技术措施以及密稀相过渡区的合理设计高度等,还分析了磨损产生的基本机理,介绍了现阶段已有的防磨措施,并通过试验与数值模拟相结合的手段分析展示了密相区的磨损现象,并在此基础上提出了改良防磨的新设计。本文研究内容,对于上锅公司提高300MW循环流化床锅炉技术的发展能力,发展清洁、低碳燃煤技术,提升企业核心竞争力,促进公司长远发展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 循环流化床锅炉发展概述
• 1.1.1 国外循环流化床锅炉的发展
• 1.1.2 国内循环流化床锅炉的发展
• 1.1.3 循环流化床锅炉技术发展趋势
• 1.2 循环流化床锅炉技术特点
• 1.3 循环流化床锅炉现阶段存在的问题
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 数值计算方法简介
• 2.1 引言
• 2.2 数值计算研究方法
• 2.2.1 鼓泡床模型、拟流体模型和颗粒轨道模型
• 2.2.2 多流体模型
• 2.2.3 Eularian 模型的建立
• 2.3 三维气固两相流基本控制方程
• 2.3.1 质量守恒方程
• 2.3.2 动量平衡方程
• 2.3.3 能量平衡方程
• 2.3.4 化学组分平衡方程
• 2.4 数值计算中紊流模型简介
• 2.4.1 基本方程
• 2.4.2 K-ε两方程模型
• 2.4.3 雷诺应力模型
• 2.5 不可压缩流体N-S 方程的求解方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 密相区流化均匀性研究
• 3.1 概述
• 3.1.1 影响密相区流化不均匀性的因素
• 3.1.2 影响密相区流化不均匀性的初步分析
• 3.1.3 流化不均匀的控制措施
• 3.2 密相区流化均匀性的数值模拟
• 3.2.1 建立模型
• 3.2.2 炉内气固两相混合特性研究
• 3.2.3 炉内气固两相速度的研究
• 3.3 布风板风帽阻力与流化均匀性的关系
• 3.3.1 给定条件
• 3.3.2 布风板阻力（风帽阻力）对大床面流化不均匀性影响的分析
• 3.3.3 改变料层厚度（或存料量）对流化均匀性的影响分析
• 3.3.4 改变风帽设计阻力对床层流化均匀性的影响分析
• 3.3.5 密相区侧墙倾角对流化均匀性的影响分析
• 3.3.6 锅炉沿着炉膛高度空隙率分布、颗粒浓度分布与静压分布的理论预测
• 3.4 本章小结
• 第四章 过渡区磨损机理与防磨研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 炉膛水冷壁管的磨损
• 4.1.2 埋管的磨损
• 4.1.3 尾部受热面的磨损
• 4.1.4 布风装置的磨损
• 4.1.5 基本常见防磨措施
• 4.2 过渡区防磨机理研究
• 4.2.1 过渡区防磨措施
• 4.2.2 过渡区防磨研究设想
• 4.3 过渡区磨损问题的实验研究
• 4.3.1 试验台介绍
• 4.3.2 试验观察及相关数据处理
• 4.3.3 试验测量及数据处理
• 4.3.4 实验结果分析及展望
• 4.4 过渡区磨损问题的数值模拟
• 4.4.1 炉膛整体相对磨损量
• 4.4.2 密相区不同位置相对磨损量研究
• 4.4.3 适当提高斗型区域高度对密相区磨损的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 研究结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间申请的专利