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CFB锅炉灰磨损特性研究及熔融炉数值模拟

作　者: 张妮乐
导　师: 蔡世林；施鸿飞
学　校: 上海发电设备成套设计研究所
专　业: 热能工程
关键词: 循环流化床锅炉磨损数灰成分实验研究速度矢量数值模拟
分类号: TK229.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 238次
引　用: 4次
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内容摘要

在循环流化床锅炉中，大量物料在炉内快速运动，以及含灰浓度大的烟气流动，造成锅炉内金属部件、耐火材料等的磨损。磨损问题严重影响锅炉的正常运行是导致停炉，停机的最常见的事故之一。本文分析循环流化床锅炉受热面、耐火材料和其它部件的磨损情况、磨损形成机理和各种影响因素。从研究灰成分中的氧化物特性入手，对比几种灰磨损特性判别关系（均从灰成分特性方面考虑），提出了用硅铝比SiO₂／Al₂O₃和碱酸比J，给出了一种灰磨损特性的新判据K_J。与前人不同的是，考虑循环流化床锅炉的床料特点，作者不再把煤中灰分对磨损的影响考虑进去，而是单纯从灰成分的角度研究灰的磨损特性。选取3种性质差别较大的并在循环流化床锅炉上实际使用燃料的灰，在冷态实验台上，从循环流化床锅炉运行工况的角度，研究了不同颗粒浓度不同流化速度的床灰的磨损特性，结果表明试验用烟煤灰对金属的磨损量稍大于煤矸石灰，石油焦灰对金属的磨损量最小。用本文提出的磨损数K_J对试验灰成分进行计算，所得的结果表示出同样的规律。处理垃圾焚烧后的飞灰的试验用旋流熔融炉，对其炉膛内空间进行流场模拟。整个计算域总体比较规则，考虑到规则网格的优点采用规则的六面体网格进行划分。旋流熔融炉流动过程复杂，其特征为强旋流动。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-5
符号说明  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 本文的研究背景和研究意义  10-12
  1.2 文献综述  12-13
  1.3 本文的研究内容及目标  13-15
第二章循环流化床锅炉受热面磨损原因及影响因素分析  15-28
  2.1 循环流化床锅炉受热面磨损原因  15-20
    2.1.1 循环流化床锅炉不同受热面的磨损  15-18
    2.1.2 循环流化床锅炉受热面的磨损机理  18-20
  2.2 循环流化床锅炉受热面磨损的影响因素  20-23
    2.2.1 燃料特性  20
    2.2.2 床料特性  20-21
    2.2.3 物料循环方式  21-22
    2.2.4 运行参数  22-23
    2.2.5 受热面硬度及热物理性能  23
  2.3 循环流化床锅炉耐火材料的磨损  23-26
    2.3.1 耐火材料磨损的原因  24-25
    2.3.2 不同部位耐火材料的磨损  25-26
  2.4 循环流化床锅炉其它部件的磨损  26-27
    2.4.1 布风装置  26-27
    2.4.2 二次风喷嘴的磨损  27
  2.5 本章小结  27-28
第三章循环流化床锅炉灰成分对磨损特性的影响研究  28-41
  3.1 飞灰的来源及形成  28-29
  3.2 飞灰的组成  29-31
    3.2.1 飞灰的矿物组成  29-30
    3.2.2 飞灰的化学成分  30-31
  3.3 炉内飞灰的特点  31-33
    3.3.1 炉内飞灰的形态  31-32
    3.3.2 炉内飞灰和尾部飞灰的区别  32
    3.3.3 循环流化床锅炉飞灰的特点  32-33
  3.4 煤质特性与灰磨损的关系及部分灰磨损判别方法  33-40
    3.4.1 煤中灰分对磨损的影响  33
    3.4.2 几种常用的灰磨损特性判别方法  33-34
    3.4.3 综合考虑多种氧化物的新磨损判据  34-40
  3.5 结论  40
  3.6 本章小结  40-41
第四章循环流化床锅炉灰粒对受热面磨损规律的实验研究  41-69
  4.1 循环流化床内流动结构介绍  41-46
    4.1.1 循环流化床中的颗粒浓度分布  41-42
    4.1.2 上部稀相区颗粒絮状物的组成  42-43
    4.1.3 上部稀相区内循环  43-45
    4.1.4 循环流化床锅炉中的气体速度分布  45-46
    4.1.5 循环流化床锅炉中的压力分布  46
  4.2 循环流化床实验台及测量系统介绍  46-48
    4.2.1 一次风量测量  46-47
    4.2.2 L 阀充气量测量  47
    4.2.3 循环回路静压测量测量  47-48
  4.3 循环流化床灰粒对受热面磨损规律的实验研究  48-67
    4.3.1 石油焦灰粒对受热面磨损规律的实验研究  51-56
    4.3.2 煤矸石灰粒对受热面磨损规律的实验研究  56-61
    4.3.3 烟煤灰粒对受热面磨损规律的实验研究  61-67
    4.3.4 磨损数 K_J 计算结果与冷态试验结果  67
  4.4 结论  67-68
  4.5 本章小结  68-69
第五章旋流熔融炉流场数值模拟计算  69-82
  5.1 旋流熔融炉实验台及系统设计说明  69-72
    5.1.1 设计规范  69
    5.1.2 焚烧炉总体概况  69-72
  5.2 旋流炉结构、网格和边界条件  72-74
    5.2.1 网格划分  72-73
    5.2.2 边界条件  73
    5.2.3 数学模型  73-74
  5.3 数值模拟结果及分析  74-81
  5.4 本章小结  81-82
第六章全文总结  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 本文创新点  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-88

CFB锅炉灰磨损特性研究及熔融炉数值模拟

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