锅炉教学课件下载-样章.ppt 循环流化床锅炉气固两相....ppt

锅炉教学课件下载-样章.ppt循环流化床锅炉气固两相流基础理论,循环床两相流理论流型分布、浓度分布、物料平衡、粒度演变,循环床传热理论传热机制、传热系数及其分布,循环床燃烧理论燃烧过程、燃烧份额、燃烧效率,,基本概念,床料锅炉启动前，布风板上先铺有一定厚度、一定粒度的“原料”，称为床料。床料的成分、颗粒粒径和筛分特性因锅炉而定。床料一般由燃煤、灰渣、石灰石粉等组成，有的锅炉床料还掺入砂子、铁矿石等成分，甚至有的锅炉冷态、热态调试或启动时仅用一定粒度的砂子做床料。物料指循环流化床锅炉运行中在炉膛内燃烧或载热的物质。它不仅包含床料成分，还包括锅炉运行中给入的燃料、脱硫剂、返送回来的飞灰以及燃料燃烧后产生的其他固体物质。分离器捕捉分离下来通过回料阀返送回炉膛的物料叫循环物料，而未被捕捉分离下来的细小颗粒一般称为飞灰，炉床下部排出的较大颗粒叫炉渣也称为大渣。,基本概念,燃料筛分燃料颗粒直径分布范围。粒径粗细范围较大，即筛分较宽，就称做宽筛分；粒径粗细范围较小，就称为窄筛分。宽筛分和窄筛分是相对而言的，但燃料的筛分对锅炉运行的影响很大。燃料粒比度各粒径的颗粒占总量的份额之比称为粒比度。原煤经过破碎机破碎后各粒径大小是连续的，按着粒比度在坐标图上作出的是一条连续的曲线。燃煤的粒比度也称为燃料颗粒特性，连续的曲线也称为颗粒特性曲线。燃煤的颗粒特性曲线可以很直观地反映入炉煤的各粒径颗粒占总量的百分比。,基本概念,堆积密度固体颗粒燃料或物料自然堆放不加任何“约束”，单位体积的质量就称为堆积密度，一般用ρd来表示，单位为kg／m3。颗粒密度单个颗粒的质量与其体积的比值称为颗粒密度或真实密度，用ρp表示，单位为kg／m3。空隙率气体所占的体积与整个两相流体总体积之比。燃料、床料或物料堆积时，其颗粒间的空隙所占的体积份额为堆积空隙率。对于某种固体燃料或其他固体颗粒，其颗粒密度是不变的，而堆积密度是随空隙率的变化而变化，显然两者成反比。同一种燃料，因粒径和筛分不同，其堆积密度可能不同，而不同种燃料，堆积密度却有时可能相同。,基本概念,流化速度床料或物料流化时动力流体的速度。对于循环流化床锅炉来说，动力流体就是经风机产生一定能量，通过布风板和风帽使床料或物料流化起来的空气。这部分空气称为一次风。流化速度是假设炉内没有床料或物料时，空气通过炉膛的速度，因此也称为空塔速度。如果没有特殊注明，所谓的流化速度是指热态时的速度。锅炉热态时，进入炉内的空气变为烟气，因此有的流化速度又称为烟气速度，用u表示，单位为m/s。临界流化风速与临界流化风量临界流化风速就是床料开始流化时的一次风风速，这时的一次风风量也就称为临界流化风量物料循环倍率由物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与给进的燃料量之比,基本概念,物料循环倍率直接影响锅炉的燃烧和传热。物料循环倍率由燃料消耗量和物料回送量。在电厂锅炉运行中人炉煤量一般比较容易控制，而影响物料回送量的因素较多，主要有如下几点1一次风量。一次风量大小，将直接影响物料回送量。一次风量过小，炉内物料的流化状态将发生变化，燃烧室上部物料浓度降低，进入分离器的物料量也相对减少。这样不仅影响分离器的分离效率，也必然降低分离器捕捉量，回送量也自然减少。2燃料颗粒特性。运行中煤的颗粒特性发生变化也将影响回料量的多少。如果入炉煤的颗粒较粗，且所占份额较大与设计值比，在一次风量不变的情况下，炉膛上部的物料浓度也降低，其结果与一次风过小相同。3分离器效率。即使煤的颗粒特性达到要求，一次风量也满足设计条件，而物料分离器效率降低，也将使回料量减少。例,气固两相流中的颗粒特性,Geldart颗粒分类方法,气固两相流中的颗粒特性,Geldart颗粒分类方法C类颗粒粒度很细，一般均小于20μm，颗粒间相互作用力很大，是属于很难流态化的颗粒。由于这种颗粒相互黏着力大，往往会出现沟流现象。A类颗粒这类颗粒粒度较细，一般为20～90μm。通常很易流化，并且在开始流化至开始形成气泡之间一段很宽的气速范围内床层能均匀散式膨胀。B类颗粒具有中等粒度，典型的粒度范围为90～650μm，具有良好的流化性能。流化床常用的石英砂即属典型的B类颗粒，此种颗粒在流化风速达到临界流化速度后即发生鼓泡现象。D类颗粒这类颗粒通常有较大的粒度和密度，并且在流化状态时颗粒混合性能较差，大多数燃煤流化床锅炉内的床料及燃料颗粒均属于D类颗粒。D类颗粒的流化性能与A、B类颗粒有较大差别，如气泡速度低于乳化相间隙气流速度，即所谓的慢速气泡流型。,非球形颗粒的等效直径筛分直径dp颗粒能通过的最小方形筛孔的宽度。等效体积直径dv与颗粒具有相同体积的球形直径，即等效表面积直径ds与颗粒具备相同外表面积的球形直径等效表面一体积直径dsv与颗粒具有相同的表面体积比的球形直径,气固两相流中的颗粒特性,气固两相流中的颗粒特性,颗粒球形度（φ）球体的体积与颗粒体积相同时，该球体表面积与颗粒表面积之比。颗粒偏离球形越远，球形度数值越小。,气固两相流中的颗粒特性,宽筛分颗粒的平均粒径如何根据大小不同、形状各异、为数众多的煤粒确定一个在性能上与球形煤粒相当的平均颗粒直径筛子简介孔径≥25.4mm孔尺寸表示孔的大小孔径25.4mm25.4mm上的孔数表示，简称“目”,气固两相流中的颗粒特性,宽筛分颗粒的平均粒径如何根据大小不同、形状各异、为数众多的煤粒确定一个在性能上与球形煤粒相当的平均颗粒直径重量平均直径对于有相同球形度的非球形颗粒，平均粒径dp可用下式求出,气固两相流中的颗粒特性,颗粒终端速度颗粒在无限大的静止介质中，下降加速度为零时的速度,气固两相流中的颗粒特性,颗粒终端速度,流态化现象,散式流态化固体颗粒均匀地分散于床层中聚式流态化气体并不均匀地流过颗粒床层，一部分气体形成气泡经床层短路逸出，颗粒分成群体作湍流运动，床层空隙率随位置和时间的不同而变化,流态化现象,快速流化床区别于鼓泡床和气力输送的最主要特征是气固之间存在非常高的相对速度。相对速度是床层密度与循环物料量二者的函数鼓泡流态化密相区中气相为离散相气泡，乳化相为连续相；而快速流态化中气相为连续相，乳化相为离散相。颗粒会形成絮状物，且聚集成的絮状物颗粒群的气固流动特性与单颗粒的特性有显著的不同。,炉内气固两相流动状态,循环流化床锅炉中包括了气一固两相流的所有流态，不同位置、不同部件结构中有不同的流型炉膛中的不同区域存在着从鼓泡流态化、湍流流态化至快速流态化的多种流动形态,同一区域在不同的运行风速下流动形态也有变化。在布风板和二次风口之间的区域基本上处于鼓泡流化床或湍流流化床状态，而在二次风口以上才逐步过渡到快速流化床状态（返料装置）,炉内气固两相流动状态,循环流化床锅炉炉膛中是否存在快速流态化状态的判断运行风速较高，大于床料平均粒径所对应的终端速度，约为58m/s。保证较高的循环颗粒流率（在5m/s的热态气速下，燃烧室内单位标态烟气携带的固体颗粒量如1kg/m3，上部进入快速床状态。）,炉内气固两相流动状态,较低的气流速度下的床内颗粒运动在较低的气流速度下，流化床中的空气以气泡的形式向上运动，小气泡在运动中不断地形成较大的气泡，床内颗粒的混合主要依靠气泡运动所带来的扰动。当气泡上浮时，其尾迹附近局部压力降低，空缺出的空间立即由周围的颗粒所补充。上浮的气泡由于气泡尾迹迁移的作用，使床层下部的颗粒被携带到床层上部。在大量气泡上浮时，又导致固体颗粒的纵向移动，促进了床内的混合。,炉内气固两相流动状态,快速流化床内颗粒运动颗粒聚集呈絮状运动床内物料密度很大，在高速气流作用下，后续上浮的颗粒接近前面颗粒，使前面颗粒所受气流的作用力降低，并在其重力作用下落在尾随其后的颗粒上，依次作用使物料单一颗粒形成颗粒团或颗粒带，颗粒团或颗粒带的自身重力较单一颗粒重得多，当其重力大于气流对其作用力时，颗粒团降落与后部的物料混合。颗粒团并不稳定，无论是在上升中还是在降落时都极易被破碎与新颗粒结成新的颗粒团。,炉内气固两相流动状态,快速流化床内颗粒运动物料沿壁面形成“面壁流”当物料呈湍流床时，沿四周壁面的物料浓度较中心大，并沿壁面向下流动。而中心区物料颗粒稀少浓度低，并随气流向上运动。当气流速度再增大时，沿壁面明显下降的高浓度气一固两相流出现湍动，下降环流与上升中心流发生掺混，在炉内产生循环。这种物料在炉掺混循环，称为“内循环”。“面壁流”现象对炉内传热和受热面磨损影响极大,固体物料回送装置,返回,举例,某炉进入分离器的物料量为510t/h，若要求返送量为500t/h，那么分离器效率最低也要达到98％，如果因某种原因分离器效率下降为96％，分离器分离捕捉量仅有489t/h，每小时运送回炉量的物料将减少10t。,返回,