煤泥燃烧过程-循环流化床燃烧煤泥.

1、清华大学热能工程系2014年7月1、引言、引言煤泥的特点：（1）高水分（2）高灰分（3）低热值（4）输送-燃烧循环流化床锅炉中煤泥的燃烧过程：（1）颗粒的干燥过程（2）挥发分析出过程（3）焦炭燃烧过程不宜复杂处理可靠性可靠性伴随碎裂，与加入位置、加热条件有关影响到颗粒的停留时间影响到颗粒的停留时间燃烧效率燃烧效率颗粒的温度历程颗粒流动颗粒流动2.1 煤泥单颗粒的温度煤泥单颗粒的温度变化历程变化历程n煤泥单颗粒干燥过程是一个传热传质耦合的复杂过程，为了对于真实情况进行模型化，需要进行简化假设。n结构假设：假设煤泥颗粒为各向同性的球体，水分均看作存在于多孔介质中的水分。煤泥颗粒可看做一个多孔介质中

2、半径不断收缩的液滴，其蒸发界面因蒸发进行而不断内移。n传热传质假设：煤泥颗粒内部的水蒸气扩散过程简化为传质系数，水分在颗粒内部呈自由态，湿区内部水分和温度均匀分布。颗粒温度和湿度的变化计算时，干区和烟气、湿区和干区分别发生传热传质过程，湿区小室干燥完全后，变为干区，直至所有湿区全部干燥完全2.2 褐煤褐煤颗粒干燥过程的温度历程颗粒干燥过程的温度历程分区模型质量守恒质量守恒组份守恒组份守恒动量守恒动量守恒能量守恒能量守恒传热（干区）传热（干区）传热（干区）传热（干区）传质传质umrkkkkkYYuYDrr 1NkkkkuupuY frr 2pp11NNkkTkkkkkkYYTpTCrCQfrrr

3、r2gpgppcoalpgppcoalgcoal2gp1kgkkkTTTTCCuCCrrrrrYCrggggggggggg2()YYYYuDDmrrrrr2lplppcoallcoallcoal()()2TTrTCCrrr已发表一篇论文3.1 颗粒的流动过程颗粒的流动过程颗粒的流动过程与其进入炉膛的位置、炉膛参数、循环系统的性能有关当前煤泥掺烧的主要方式有：煤泥烘干后与原煤混烧 底部喷射煤泥顶部给料 中部给入对床层的扰动对床层的扰动干燥脱粉干燥脱粉- -燃尽燃尽3.2 煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型假设煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型假设1.煤泥颗粒在下落过程中保持为各向同性的球形。2.炉膛视为

4、一维模型，煤泥颗粒在其中的参数为炉膛高度h。3.假设煤泥颗粒在下落过程中受到的力为床层介质的阻力与浮升力。4.床层介质的密度上低下高，由实验数据参数给出。5.煤泥颗粒下降过程中炉膛的温度参数保持不变。6.床层向煤泥颗粒的传热是使其蒸发的唯一热源。7.煤泥颗粒下落过程中不发生反应，水分在颗粒中呈自由状态。3.3 煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型通过上述假设，将煤泥在流化床煤泥颗粒的流动控制方程写为下述形式：FD为颗粒的阻力系数，颗粒在流动过程当中的阻力系数考虑多相流动受阻沉降，根据李佑楚的结论，颗粒在多相流动下的阻力系数为单颗粒在纯气相条件下的阻力系数的修正值，修正系

5、数项以孔隙率为参数床内介质的密度由实验给出3.4 煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型3.5 煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型煤泥颗粒炉内流动过程的数学模型4.1 煤泥颗粒炉内流动煤泥颗粒炉内流动-干燥过程模拟结果干燥过程模拟结果 计算过程中通过计算不同的流化风速、不同的颗粒粒径、不同的投煤口高度体现不同工况与物料条件下的干燥情况。 计算的典型流化风速为3m/s、4m/s、5m/s；颗粒粒径为100mm、500mm；对应不同投煤泥方式的投煤口高度为15m、35m、55m。 不同颗粒粒径的煤泥在循环流化床中运动形式有着比较大的差别，其决定了颗粒在流化床内部的停留时间、与炉膛

6、内部的多相流介质的相对速度等与干燥过程直接相关的参数，为了清晰描述不同粒径颗粒的影响，将100mm、500mm粒径下颗粒所处高度与煤泥颗粒的速度之间的关系示于如下各图。4.2 煤泥颗粒炉内流动煤泥颗粒炉内流动-干燥过程模拟结果干燥过程模拟结果100mm颗粒500mm颗粒对床层的扰动很小对床层的扰动很小水中的沉降水中的沉降4.3 煤泥颗粒炉内流动煤泥颗粒炉内流动-干燥过程模拟结果干燥过程模拟结果 不同高度煤泥颗粒下落至布风板时表层干燥层厚度（风速5m/s）项目高度/m颗粒粒径/mm153555mm303.324.547.711002.363.145.862001.442.874.113001.362.213.685001.281.522.27四、结论四、结论基于缩核小室模型以及多相流动模型，采用数值方法对于煤泥颗粒的干燥过程进行了分析。研究结果表明：l煤泥颗粒的下降过程的运动与其原始颗粒的大小有关，细颗粒下落一定高度后反响流动；中等颗粒下降到达某一位置之后