CFB锅炉炉膛稀相区颗粒浓度分布研究

ε(h)=1 -Bh
(5)
因稀相区压力为对数分布 , 以及颗粒浓度分布与 轴向压力梯度成正比 , 颗粒浓度分布自然就与距布风 板的高度 h 成反比(式(3))。 4 种试验工况下沿炉膛 不同位置的颗粒浓度如图 4 所示 。
图 4 轴向颗粒浓度分布
对稀相区轴向压力进行对数拟合与指数拟合可以 得到颗粒浓度轴向分布的不同预测结果(图 5)。可以 看出 , 按指数分布预测的炉膛稀相区下部的颗粒浓度 偏大 , 上部颗粒浓度偏小 , 这样会对燃烧份额轴向分布 的预测带来误导 , 也会导致外循环倍率预测的不准确 。
同 。 图 3 中计算 b 值所选的两点压力一点为炉膛出口
处压力 , 另一点为其它床高处的测点压力 。
图 1 465 t/ h CFB 锅炉实测压力分布
图 3 4 种工况下的 b 值
图 2 不同函数形式拟合的压力
在流化床锅炉中 , 固体床料颗粒由上升气流托浮 ,
压力降大致可以等于单位横截面积上颗粒的重量减去
(4)本文提出的方法形式简单 , 预测准确 , 可以方 便地用于正在运行的锅炉的炉膛稀相区颗粒浓度分布 监测 。同时 , 可以在 CF B 锅炉设计 、建模 、运行分析中 应用 , 也可以对小规模试验装置中轴向颗粒浓度进行 计算和预测 。
图 6 冷态试验轴向压力分布
[ 参 考 文 献]
[ 1] 王智微 , 吴晓 玲 , 冷洪川 .循 环流 化床锅 炉物 料分布 特征 分析[ J] .热电技术 , 2002 (3):7-9, 17 .
1 465 t/h CFB 锅炉的试验结果
该锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司制造的超高 压 、中间一次再热 、自然循环汽包锅炉 , 主要由燃烧室 、 高温绝热分离器 、自平衡 U 形回料阀和尾部对流烟道 4 部分 组成 。 燃烧 室断 面呈 长方 形 , 深度 ×宽度 为 7 220 mm ×13 880 m m (布 风 板处 为 3 646 mm × 13 880 mm), 高度为 39 000 mm 。试验所安装的压力 测点位于锅炉侧墙的中心线附近 , 距离布风板的高度 分别为 10 m 、14 m 、17 .8 m 、22 .2 m 和 26 .1 m , 压力测 孔管径为 d18 mm ×1 mm , 测孔开在相邻两个管子之 间的鳍片上 。
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试验结果表明 , 提升段轴向压力分布规律一致 , 符合式(2)的对数分布 , 而用传统的一阶指数分布拟合 则偏差较大 。
3 结 论
图 5 颗粒浓度计算结果对比
2 冷态试验台试验结果
CFB 试验台截面为 0 .3 m ×0 .3 m , 提升段净高 4 .0 m 。试验用床料为(0 ～ 0 .250)m m 的河沙 , 平均粒 径 dp =0 .180 mm , 密度 ρs =2 400 kg/ m3 , 在 5 种床料 存量的 4 种风速 下进行了试验 。 图 6 是 静止床高为 300 mm 的压力分布 , 图 7 是根据前述方法计算的颗粒 浓度分布 。
[ 4] 吕俊 复 , 张 建 胜 , 岳 光溪 .循环 流 化 床锅 炉 运行 与 检修 [ M] .北京 :水利水电出版社 , 2003 .
[ 5] 王智微 .生物质燃 料循环流 化床锅 炉的模 型化 设计[ D] . 北京 :清华大学 , 1999 .
(下转第 54 页)
图 7 冷态试验轴向颗粒浓度分布
所受的浮力 。 因此 , 局部截面的压降可以反映该截面 的平均颗粒浓度 , 总的床压降可以直接反映床存量的
大小 。式(2)对 h 求导可推出颗粒浓度分布为 :
ρs(1
-ε)=
1 g
·b h
式中 ρs 为颗粒真实密度 , kg/ m 3 。
由式(3)可得 :
(3)
ε(h)=1 -ρsbgh
(4)
令 B =ρbs g , 则式(4)简写为 :
作者简介 : 杨建华(1970-), 男 , 1998 年毕业于清华大学 , 工学硕士 , 副教授 , 现为郑州电力高等专科学校 动力工程系主 任, 清华大学在读 博士研究 生 , 主要从事电站锅炉 、循环流化床锅炉教学和科研工作 。
E-mail : yangjianhua @ZEPC .edu .cn
[ 关 键 词] CF B 锅炉 ;炉膛 ;稀相区 ;颗粒 ;浓度分布 [ 中图分类号] T K223 .21 [ 文献标识码] A [ 文 章 编 号] 1002-3364(2008)11-0027-03
循环流化床(CF B)锅炉炉内颗粒浓度或空隙率分
布直接影响炉内压力分布 , 并对炉内传热 、燃烧份额分
ε(h)=ε∞ +(ε0 -ε∞)e-a(h-h0)
(1)
式中 :ε(h)为距布风板 h 处的空隙率 ;ε0 为密相区出口
空隙率 ;ε∞为布风板以上无穷远处空隙率 ;h 为距布风 板高度 , m ;h0 为密相区高度 , m ;a 为衰减系数 。
该模型物理意义明显 , 形式简洁 , 易于接受 , 一般
布 、物料平衡等产生影响 , 是判断 CF B 锅炉运行状况 的主要性能参数之一[ 1] 。 因此 , 确定炉内颗粒浓度的
分布情况对锅炉调试 、运行和设计参数分析等有重要
意义 。已有的炉内轴向空隙率分布模型有 S 形 、反 C
形以及单调递减的指数型等[ 2 , 3] , 其中李佑楚提出的计
算快速床内稀相区空隙率分布的数学模型[ 4] 为 :
CFB 锅炉 炉膛稀相区颗粒浓度分布研究
杨建华1 , 王智微3 , 李献忠2
1 .清华大学热能工程系 , 北京 100084 2 .郑州电力高等专科学校动力工程系 , 河南 郑州 450004 3 .西安热工研究院有限公司 , 陕西 西安 710032
[ 摘 要] 为了了解大型循环流化床(CF B)锅炉炉内颗粒分布的基本规律 , 在一台 465 t/ h CFB 锅炉和一台截面积 0 .3 m ×0 .3 m 、高 4 m 的 CF B 锅炉冷态试验台上对炉膛稀相区颗 粒浓度分布规律进行了试验研究 。根据试验结果 , 提出了一种描述稀相区轴向颗粒浓 度的简单方法 , 即已知稀相区轴向任意两点的压力或任意位置的颗粒浓度 , 可得到整个 稀相区的轴向颗粒浓度分布 。
假定稀相区任意点的压力可以按式(2)描述 , 则根
据任意两位置 h1 和 h2 的压力值 p1 和 p2 可以得到 :
b
=
p1 -p2 ln(h1 / h2 )
(6)
用式(6)计算得到的 4 种试验工况下的 b 值如图 3
所示 , 进一步验证了 b(B)对应特定工况时为常数 , 即
对应锅炉某一运行工况在不同床高的位置 b(B)值相
Abstract :A new ty pe catalyst w hich co ntains manganese o xides suppor ted o n TiO2(M nO x/ T iO2)has been prepared , and a test study on M nO x/ TiO2 with v ario us lo ading s of manganese and diffe rent calcinatio n temperature for selectiv e cataly tic reductio n(SCR)o f N O x with N H3 under low temper ature being carried out .Results sho w that the co nversio n ra te of NO x increases with the amount of mang anese , w hile the selectivity of N 2 dec reases with it , and the ca lcinatio n temperature affecting the catalytic activity and the selectivity o f N 2 at the same time .By using the test means , such as x-ray diffr action(X RD), specific surface area , po ro us volume , ape rture , a s well as Fo urier transfor m infrared(F T-I R)spectr oscope , tempe raure-rise pr og rammed reductio n(T P R)and N H 3 temper ature prog rammed desorptio n(N H3- T PD)e tc., the optimal preparing co ndition fo r M nO x/ T iO 2 catalyst ha s been found .I t has been found that :under situatio n o f same loadings(may reg ard as same M n content), bo th ca taly tic ac tivity and selectiv ity of N 2 fo r M nO2 ar e higher than that of mixture fo r M nO2 and M n2 O 3 ;at g uar anteed ho urly space velocity(G HSV)of 12 600 h-1 , the conver sio n rate o f N O x yied 97% a t 80 ℃, and near ly 100 % conver sion rate and 100 % selectivity o f N2 at 120 ℃.Results of te st show that the ca ta ly tic system o f M nO2/ T iO2 , acting as a basis fo r SCR of N O x with N H3 under low tempe rature , has impo rtant theo ritic and practical significance . Key words:selective ca talystic reductio n o f NO x ;N H 3 ;low temper ature ;cataly st
(1)CF B 锅炉炉膛稀相区颗粒浓度与炉膛高度成 反比 。
(2)根据试验结果提出了一种计算 CF B 锅炉炉膛 稀相区颗粒浓度分布的简单方法 , 即已知稀相区任意 两点的压力就可方便算出整个稀相区的轴向颗粒浓度 分布 。
(3)颗粒浓度的轴向分布具有相似性 , 已知轴向任 一点颗粒浓度即可得出整个轴向颗粒浓度分布 。
27
不同负荷下测得的压力分布如图 1 所示 。 经数据
处理拟合压力曲线 , 发现若用一阶指数函数拟合则误
差较大 , 用二阶指数函数拟合精度虽有改善 , 但表达形
式复杂 , 而用对 数函数拟合则 形式简单 、精度也较高
(图 2)。所以 , 稀相区压力分布按对数函数描述如下 :
P(h)=-bln(h)+c
CFB 锅炉的设计和仿真均采用该方法对炉膛物料浓
度进行描述 。 该模型中的参数 ε0 、ε∞ 、h0 、a 一般采用
某种 模型计算 确定 , 其中 a 还 可能作为 一个 可控变 量[ 5] , 这使得该模型预测的随意性较大 。
为了进一步研究 CFB 锅炉稀相区颗粒分布的基 本规律 , 在一台 465 t/ h CF B 锅炉和一台截面积 0 .3 m ×0 .3 m 、高 4 m 的 CF B 锅炉冷态试验台上进行了试 验研究 。
(2)
式中 b 、c 对应特定工况为常数 。
对应特定工况 , B 为常数 , 例如对应锅炉某一稳定
运行工况在不同床高的位置 B 值相同 。 从式(5)还可
看出空隙率的分布具有相似性 , 即空隙率与炉膛高度
h 成反比 。 在不同工况下仅有 B 值不同 , 已知轴向任
Leabharlann Baidu
一点空隙率即可得到整个稀相区空隙率分布 。
STUDY ON A NEW TYPE CATALYST USED FOR SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION OF NOx WITH NH3 UNDER LOW TEMPERATURE
W U Bi-jun , Z H U Lin , CAO Lin-yan
Guodian Environmental Pro tection Research Insti tute , China National P ow er Co rporat ion , Nanjing 210031 , Jiang su P rovince , P RC
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