摘要：提出了循环流化床锅炉的流态性质、定态设计、物料平衡的设计理论。介绍了清华大学提出的循环流化床锅炉的标准实验方法,包括煤成灰磨耗实验方法、石灰石爆裂磨耗及反应活性实验方法、点火温度测量方法及给煤输送特性测量方法。这些实验结果是锅炉设计运行的基础数据。

摘要：本文利用计算颗粒流体力学(CPFD)方法建立提升管高度(H_(riser))为10 m、20 m、30 m的循环流化床(CFB)模型,在低固体循环流率(Gs)条件下开展H_(riser)对床内气固流动及燃烧特性的影响作用研究。结果表明,H_(riser)对颗粒浓度及气体分布具有直接影响。随着轴向床高的增加,颗粒浓度逐渐降低。H_(riser)较大时,轴向床高超过15 m后,颗粒浓度和气体组分浓度基本保持稳定,说明超过15 m的提升管为燃料提供充足的停留时间,保证燃料燃尽。模拟也发现H_(riser)越高,床内下部床温与上部床温更加趋于一致,温度分布更加均匀,但是轴向床高达到15 m之后H_(riser)对于炉膛温度均匀性作用影响较少。在20 m和30 m提升管内气体组分浓度整体分布趋势接近。综合而言,设计CFB燃烧试验系统时,提升管最低高度应保持在15 m以上,以保证实验台中的燃烧与实际锅炉的相一致。

摘要：为获取冷凝室的优化设计参数,基于Fluent软件,采用欧拉-拉格朗日方法,构建三维稳态模型,将优化设计后的冷凝室作为计算对象,充分考虑气液两相之间的动量、质量、能量交换,系统分析冷凝室中喷嘴密度、喷淋层间布置、冷凝室高度对传热传质的影响规律。研究结果表明:在直径为1 m的冷凝室内喷嘴的布置存在最佳密度,每层喷嘴最佳密度为19个/m^2;在其他运行参数及结构参数不变的条件下,两喷淋层错层布置,更有利于热质交换,可使出口烟温再降低0.32 K;综合考虑出口烟温与容积冷凝负荷,冷凝室最佳高度为3.2 m。

摘要：燃煤锅炉烟气中SO_3能对锅炉设备、大气环境造成包括低温腐蚀、粘污和蓝烟等一系列的危害。因而,对烟气中SO_3主要影响因素及其影响规律的研究对于预测和控制烟气中SO_3浓度以满足不断增长的节能减排标准有重要意义。基于文献中的C/H/O/N/S化学动力学模型的优化、整合建立了化学动力学模型,对烟气中SO_3主要影响因素及其影响规律进行计算研究。还基于自主设计搭建了全混流反应器测量装置,对上述计算工况中的SO_3浓度进行测量。研究发现,烟气中SO_3浓度主要受SO_2、O_2和H_2O的浓度,以及温度和反应停留时间等影响。SO_3浓度受烟气中CO、NO的影响也较为显著,但是受CO_2的影响不大。另外,随着反应停留时间的增加,烟气中SO_3浓度先后经历了3个不同阶段:急剧增加,增长趋势逐渐减缓和逐渐减少。

摘要：密相区内自由移动的煤颗粒表面传热系数是循环流化床锅炉设计和运行的重要参数。利用石墨球模拟煤颗粒,在小型流化床实验台上对由粒度较小的石英砂颗粒组成的密相区内自由移动的石墨球表面传热系数进行了测量。测量结果显示,随着流化风速的增加,石墨球表面传热系数首先升高,当流化风速达到某一临界值时,继续增大流化风速,传热系数将保持不变,从传热的角度证明了流化床内煤颗粒基本停留在乳化相内。在多数情况下,石墨球表面传热系数随床料粒度的增大而减小。而在较低流化风速的情况下,随着床料粒度的增大,石墨球表面传热系数呈先下降后升高的趋势。当流化风速和床料粒径保持不变时,石墨球表面传热系数随着石墨球直径的增大而减小,且下降的趋势随石墨球直径的增大而减弱。而随着床层高度的增加,石墨球表面传热系数将会略有升高。

摘要：循环流化床物料平衡是循环流化床燃烧的核心和基础,它影响到循环流化床燃烧效率和脱硫效率,并决定燃烧室内的热负荷分布。循环流化床“一进二出”的物料平衡系统是循环流化床的核心概念,也是理解循环流化床物料平衡的关键。本文介绍并分析了循环床物料平衡的某些问题,如循环流化床定态设计、床料质量和物料平衡模型等。循环流化床运行需要高的“床料质量”和较大物料循环量,要求流化床锅炉分离器分离效率曲线存在一个清晰的100%分离粒径截止点。循环流化床内物料平衡除了受分离器效率影响外,还受到给煤成灰及磨耗特性、床内颗粒分层、排渣方式及效率等因素的影响。

摘要：在超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)机组上是否需要配备紧急补给水系统一直是业内争议的焦点。针对失电事故下350MW超临界CFB锅炉炉内物理过程的特点,给出安全阀的响应特性模型,建立由质量、能量守恒方程组成的数学模型,定量地预测失电事故下水冷壁内工质温度、压力和质量的动态变化过程。同时,通过讨论浇注料、床温及安全阀特性等不同因素对炉内物理过程的影响,对失电事故下350MW超临界CFB锅炉水冷壁的安全性进行了初步的判断,进而为工程应用中是否需要在该等级机组上配备紧急补给水系统提供了参考和借鉴。最后还提出一种专门针对失电事故的安全阀设计设想。

摘要：燃用生物质的CFB锅炉的尾部受热面上容易出现严重的积灰问题,严重影响换热并可能导致停炉等问题。惯性碰撞是引起生物质锅炉积灰的主要机理,而温度通过影响灰中熔融质所占的比例,进而影响积灰程度。采用加热熔融的石蜡与循环灰的混合物来模拟真实的高黏性飞灰,并搭建了冷态积灰实验台。发现石蜡与循环灰的熔融物可以快速地黏附在受热面上,大大缩短了实验时间。通过图像处理得到沉积厚度随时间的变化情况,沉积过程的生长趋势与真实生物质积灰实验一致。在冷态下实验发现,随着熔融质比例、烟气速度、颗粒粒径的增加,积灰程度呈上升趋势,为生物质锅炉的设计和运行提供了一定的参考依据。

摘要：分析了660 MW超超临界CFB锅炉的设计原则和依据,提出了简约型660 MW超超临界CFB锅炉方案。采用单布风,消除翻床现象;不设置外置式换热器,能够满足性能要求。前水冷壁采用锯齿形结构,在截面积不变的条件下扩大周界长度,确保一次上升水冷壁的面积,炉膛高度仅为48.2 m;二次风在齿凹处给入,降低了二次风处炉膛实际深度,利于改善炉膛中心区的供氧。后墙水冷壁在两个分离器之间设置一个锯齿,将炉膛大体上分为4个单元,形成单元设计。根据目前的运行实践,随着分离器直径的增加,飞灰的中位径基本上没有上升趋势,说明分离器直径放大并不能引起分离效率的显著下降,因此布置4个直径为10.85 m的分离器是完全可行的。介绍了简约型660 MW超超临界循环流化床锅炉结构,并对其性能进行了预测。

摘要：The characteristics of oxy-coal combustion for a swirl burner with a specially designed preheating chamber are studied numerically. In order to increase the accuracy in the prediction of flame temperature and igni- tion position, eddy dissipation concept （EDC） model with a skeletal chemical reaction mechanism was adopted to describe the combustion of volatile matter. Simulation was conducted under six oxidant stream conditions with dif- ferent OjN2/CO2 molar ratios： 21/79/0, 30/70/0, 50/50/0, 21/0/79, 30/0/70 and 50/0/50. Results showed that 02 en- richment in the primary oxidant stream is in favor of combustion stabilization, acceleration of ignition and increase of maximum flame temperature, while the full substitution of N2 by CO2 in the oxidant stream delays ignition and decreases the maximum flame temperature. However, the overall flow field and flame shapes in these cases are very similar at the same flow rate of the primary oxidant stream. Combustion characteristics of the air-coal is similar to that of the oxy-coal with 30% 02 and 70% CO2 in the oxidant stream, indicating that the rear condition is suitable for retrofitting an air-coal fired boiler to an oxy-coal one. The swirl burner with a specially designed preheating chamber can increase flame temperature, accelerate ignition and enhance burning intensity of pulverized coal under oxy-coal combustion. Also, qualitative experimental validation indicated the burner can reduce the overall NOx emission under certain 02 enrichment and oxy-coal combustion conditions against the air-coal combustion.