220t／h CFB锅炉旋风分离器性能的数值模拟研究.pdf

研究与开发 2 2 0 t ／ h C F B锅炉旋风分离器性能的数值模拟研究 2 7 文章编号 1 0 0 4 8 7 7 4 2 0 1 3 0 6 - 0 0 2 7 - 0 4 2 2 0 t ／ h C F B锅炉旋风分离器 性能的数值模拟研究 包绍麟 ， 王海刚 ， 吕清刚 ， 那永洁’ ， 孙运凯 ， 沈解忠 ， 毛军华 ， 苏小平 ， 杨 浩 1 ． 中国科学院工程热物理研究所 ， 北京 1 0 0 1 9 0 ； 2 ． 无锡华光锅炉有限公司 ， 江苏 无锡 2 1 4 0 2 8 摘要 旋风分离器是循环流化床 简称 C F B 锅炉的关键部件之一， 基于数值模拟计算， 研究了 2 2 0 t ／ h节能环保型 C F B锅炉旋风分离器结构对气固流动的影响， 提出了改进和完善分 离器效率的方法， 对于 C F B锅炉高效旋风分离器的研制具有重要参考意义。 关键词 旋风分离器性能； 计算流体力学； 循环流化床锅炉 中图分类号 T K 2 2 3 ． 2 7 文献标 识码 A I mpr o v i n g t h e Cy c l o n e Pe r f o r ma n c e o f On e 2 2 0 t ／ h CFB Bo i l e r b y Co mp u t a t i o n a l Fl u i d Dy n a mi c s 第一 作 者 包 绍 麟 1 9 6 3一 ， 男 ， 现任 中国科学院工程热 物理研 究所 研究 员 ， 长期 从 事 C F B燃 烧 理论 和 技术 开 发 工 作 。 B A O S h a o l i n ， WA N G Ha i ． g a n g ， L Y U Q i n g g a n g ， N A Y o n g - j i e ， S U N Y u n k a i ； S HE N J i e z h o n g ， MAO J u n h u a ， S U Xi a o p i n g ， YANG Ha o 1 ．I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g T h e r mo p h y s i c s ，C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s ， B e i j i n g 1 0 0 1 9 0 ，C h i n a ； 2 ．Wu x i H u a g u a n g B o i l e r C o ．L t d ． ， Wu x i 2 1 4 0 2 8 ， C h i n a Ab s t r a c t C y c l o n e s e p a r a t o r i s o n e o f t h e mo s t i mp o r t a n t p a r t s o f C F B b o i l e r a n d i t s p e r f o r ma n c e i s k e y t o i mp r o v e t h e o p e r a t i o n e ffic i e n c y o f C F B b o i l e r ．I n t h e r e s e a r c h ， c o mp u t a t i o n a l fl u i d d y n a mi c s C F Di s u s e d t o s i m u l a t e t h e g a s s o l i d flo ws i n f u r n a c e a n d c y c l o n e s e pa r a t o r f o r 22 0 t ／h CF B b o i l e r s ．Th e s i mul a t i o n r e s u l t i n di c a t e s t h a t t he pe rfo rm a n c e o f CF B b o i l e r c a n b e i mp r o v e d b y o p t i mu m d e s i g n o f c y c l o n e s e p a r a t o r ． Ke y wo r d s c y c l o n e p e r f o r m a n c e ；c o mp u t a t i o n a l fl u i d d y n a mi c s ；CF B O 前 言 旋风分离器是 C F B锅炉的关键部件之一， 采用 中国科学 院工程热物理研究所技术 ， 由无锡华 光锅 炉有 限公 司设计 制造 的 2 2 0 t ／ h C F B锅炉 已经有 2 0 0多台投入商业运行 J ， 主要部件旋风分离器 的 性能基本上 能满足 C F B要求。旋 风分离器均采用 了蜗壳式进 口结构 ， 它具有结构紧凑 、 烟气 阻力小 、 分离效率高等特点， 已投运的2 2 0 t ／ h锅炉实际运 行结果表 明， 尾部飞灰临界粒度尺寸 d 视煤种不同 一 般在 1 0 2 5 m之间。 随着 国家环保政 策的严格执 行 ， N O 、 S O 排放 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 5 2 1 基 金 项 目中 国 科 学 院 战 略 先 导 科 技 专 项 资 助 X D A 0 7 0 5 0 3 0 0 必须达标 ， C F B炉膛燃烧温度将由9 2 0～ 9 5 0℃降到 8 5 0～8 7 0℃， 以有效控制 N O 、 S O 的排放 ， 但 带来 的结果就是 飞灰含碳量会增 加 ， 锅炉效 率会降低。 为保证 C F B锅炉炉膛燃烧温度降低后 S O 、 N O 排 放能够达标又不降低锅炉效率 ， 就必须优化旋 风分 离器的结构 ， 提高旋风分离器的分离效率 。同样炉 膛烟气温度下 ， 旋风分离器的分离效率越高 ， 飞灰含 碳量就越低 ， 石灰石的利用率也能够得到提高 ， 但进 行旋风分离器分离效率实验难度非常大， 十几 年前 研究人员还可在冷态试验中对旋风分离器出 口的试 验物料进行筛分 ， 以找出提高旋风分离器分离效率 的途径 ， 现在国内工业用 的旋风分离器其 分离效率 都已经很高， 已经无法用简单的筛分飞灰来判断旋 风分离器的好坏， 通常需采用 Ma s t e r S i z e r 激光粒度 仪进行飞灰粒度分析。采用数值模拟可替代难于开 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m