卧式循环流化床床内对流传热实验研究论文_黄润华

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摘要:本文针对卧式循环流化床技术,恢复并部分重建了卧式循环流化床气固实验台。根据热平衡原理,自行设计了传热探针。在实验台上用传热探针测量了冷态条件下dp=87、174μm的玻璃微珠在主燃室、副燃室及燃尽室的单管传热及壁面传热的传热系数,传热系数在主燃室密相区单管实验约116~186W/(K•m2),壁面实验约106~165 W/(K•m2),稀相区单管实验约55~65 W/(K•m2),壁面实验约70~80 W/(K•m2),在副燃室单管实验约45~55 W/(K•m2),壁面实验约55~75 W/(K•m2),在燃尽室单管实验约36~45 W/(K•m2),壁面实验约45~70 W/(K•m2)。实验发现风速对传热系数的影响较小,而物料浓度及粒径对传热系数有较大影响,并对比了三个燃烧室共四个测点的传热系数的相对大小(单管实验为4.0:1.5:1.3:1,壁面实验为1.8:1.2:1.1:1)及总结出传热系数与风速、浓度、粒径的经验公式。

本文的实验结果可供卧式循环流化床的热力计算参考。

关键词:卧式循环流化床;过热器;水冷壁;传热

1.引言

为将循环流化燃烧方式小型化,提出了“多流程反应器卧式循环流态化(简称HCFB,horizontal circulating fluidized bed)”技术,其运行热效率与立式循环流化床相当,但相对于层燃燃烧可提高10%~20%[1-3],实现了循环流化床技术的小型化,降低了炉膛高度,从而适用于蒸发量35t/h以下的工业锅炉以及焙烧等设备[4]本文对带过热器的卧式循环流化床内的传热特性进行详细研究,从而为卧式循环流化床的设计与运行提供依据。

2.实验系统及实验方案介绍

2.1实验台设计

卧式循环床气固流动实验台如下图1所示。

实验台主体包括:布风板、主燃室、副燃室、燃尽室、漩涡分离器、二级回料装置和一级回料装置。

2.2测量仪器简介

掠单管气固换热探针使用电加热棒在管内作为恒热源加热换热管。

3.气固横掠单管传热实验与分析

3.1实验测量数据

实验测得数据如图2所示。

3.2经验公式拟合

把传热系数对风速、物料粒径、浓度三个变量做回归拟合得到经验公式(2-2)。

4.结论

在冷态模化实验装置上,利用自制的传热探针测试了卧式循环流化床内的气固换热特性,得到以下结论:

1)对于横掠单管,风速对传热系数的影响不大,有较小的正相关。而物料浓度及物料粒径对传热系数的影响较大。

2)对于壁面与单管换热实验类似,风速对壁面传热系数的影响不明显,正相关性更小。同时物料粒径的影响更为显著,体现为粒径增大,传热系数减小。如各图所示,87μm的物料传热系数比174μm的约大了10%到40%。。

3)单管实验与壁面实验主燃室密相区、稀相区、副燃室和燃尽室的传热系数比例分别为4.04:1.46:1.26:1及1.83:1.18:1.06:1。

参考文献

[1]勾宏图,张衍国. 节能环保型卧式循环流化床锅炉技术. 节能与环保,2008,(8):29-30.

[2]张衍国,李清海,蒙爱红,康建斌,王兆军,于培锋. 一种多流程循环流化床锅炉. 中国专利,ZL 201010110352.4,2011.

[3]张衍国,姚忠建,李清海,陈勇. 一种卧式循环流化床燃烧设备及其循环燃烧方法. 中国专利,ZL 200510126362.6,2008.

[4]别舒,王兆军,李清海,张衍国.石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究.稀有金属,2010,34(2):291-297.

[5]吴荣.卧式循环流化床内部颗粒浓度分布研究:[硕士学位论文]. 清华大学,2009.

论文作者:黄润华

论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期

论文发表时间:2017/3/9

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