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六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究

点击次数:1574 发布时间:2016/1/19
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旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其主要作用是将高温固体物料与烟气分离,分离的高温物料通过返料器返回炉膛,维持炉膛的快速流化状态,并保证燃料和脱硫剂多次循环,反复燃烧和反应,从而达到更好的燃烧效率和脱硫效率。旋风分离器的分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能。循环流化床锅炉技术目前正朝着高参数、大容量方向发展,纵观国内外的设计方案,普遍的做法是采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离 [1-12] 。西安热工研究院 [5-6] 设计的 100、210及 330 MW 循环流化床锅炉均采用 H 型炉型,将 4个旋风分离器对称布置于炉膛两侧;中国科学院工程热物理研究所 [3] 、清华大学 [7] 、西安热工研究院 [8]等国内科研机构,上海锅炉厂 [3] 、东方锅炉厂 [9] 、哈尔滨锅炉厂 [10] 等国内企业,以及法国 ALSTOM [4]等国外企业,都采用旋风分离器方案。它们各自提12 中 国 电 机 工 程 学 报 第 31 卷出的600 MW超临界循环流化床锅炉方案均采用左右墙对称布置 6 个旋风分离器;清华大学 [11] 提出的800 MW 超临界循环流化床锅炉概念设计方案也采用 6 个旋风分离器对称布置的方式,而 FosterWheeler 公司 [12] 提出的800 MW超临界循环流化床锅炉设计案则采用 8 个旋风分离器对称布置的方式。以往的研究表明,当 2 个或 2 个以上旋风分离器并列布置时,会出现气固流量分配不均现象,从而影响分离效率 [13] 。Mohammad [14] 对 2 个旋风分离器并列布置进行模型分析和实验研究,发现进入两个旋风分离器的颗粒分数不同;Yue [15] 针对 300 和600 MW 的循环流化床锅炉,对 3 个非对称布置的旋风分离器进行实验研究,结果表明,3 个循环回路是各自独立的,不同的旋风分离器有不同的压降,并对应不同的循环流率,3 个旋风分离器之间存在分配不均现象;Kim [16] 对一运行中的商用循环流化床锅炉进行研究,也发现存在分配不均的现象。受锅炉布置空间的限制,循环流化床锅炉的旋风分离器多使用短入口烟道,其布置方式(包括入口角度和位置),对旋风分离器的性能有显著影响。李占国 [17] 对单个旋风分离器进行实验研究和数值模拟,指出入口烟道布置方式会影响颗粒进入旋风分离器的角度和入口轨迹;刘志成 [18] 使用 Fluent 软件对 600 MW 超临界循环流化床锅炉的 6 个旋风分离器多种布置形式进行了数值模拟,结果表明,不同的旋风分离器布置方式会影响烟气流量分配和颗粒浓度分布,并通过数值模拟得到了较优的布置方案,但缺乏实验的验证。对于正在开发中的 600 MW 超临界循环流化床锅炉,均采用 6 个旋风分离器对称布置的方案。目前国内外尚没有对6 个旋风分离器对称布置的循环流化床进行实验研究的文献发表。因此,有必要对6 个旋风分离器的并联布置方式进行实验研究,掌握其运行特性,为旋风分离器布置方式的优化设计提供参考。

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