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循环流化床导热油炉固体颗粒循环流动特性分析

2022-05-11 22:02:20

固体颗粒循环流动特性分析循环流化床导热油炉的燃烧室是由下部密相区和上部稀相区两部分组成的。由于循环流化床内的气流速度相当高,所以在床层底部颗粒是由静止开始加速,而且大量颗粒从底部循环回送至炉膛内,因此床层下部是一个具有较高颗粒浓度的密相区,处于鼓泡流态化或者湍流的流态化状态,下部密相区内的乳化相是连续相,气泡相是分散相。而在循环流化床的上部稀相区内由于气体高速流动,特别是还有二次风的加入,使得床层内空隙率大为提高,并且因为气流速度远超过颗粒的自由沉降速度,故固体颗粒的夹带量非常大,从而形成了快速流化床。而当床层要达到快速流态化的状态时,除了必须超过一定的气体流速之外,还需要有足够的固体循环量。当床层气流速度超过终端带出速度时,经过一段时间全部颗粒将被夹带出床层,除非是连续地循环补充等量固体物料。而且随着气流速度的增大,吹空整个床层的时间将会急剧变短。故当气流速度达到某个转折点之后,吹空床层的时间变化梯度大为减缓。这时床层进入了快速流态化,该转折点的速度就是快速流态化的初始速度,称为输送速度;在该输送速度下,床层进入快速流化床时的Z小加料率,被称为Z小循环流率。

在循环流化床导热油炉设计开发中必须保持固体物料的平衡,因为物料平衡或灰平衡是计算燃煤循环流化床导热油炉热平衡和热效率的关键数据。而送入循环流化床导热油炉的固体物料主要是燃煤和脱硫剂,燃料中的C、H、O、N、S和H2O会转化成气体,其余的固体物料主要是灰分、还有部分未燃尽的碳,同时应在不同的部位排放以维持炉内物料的平衡。而加入炉膛的煤颗粒多次循环、反复燃烧后燃尽成灰,其中也包括石灰石带入的灰量,一部分灰或渣从炉膛底部排出,称为底灰或底渣;一部分灰飞出炉膛,进入分离器,其中分离器未能捕集的灰飞出分离器,进入尾部烟道,进而飞出导热油炉成为飞灰;而被分离器分离下来的灰,经固体物料回送装置返送回循环流化床炉膛内再燃烧,称为循环灰。另外由于燃烧作用,且粒子间的碰撞、磨耗,以及粒子与分离器壁面之间的磨耗,使得大的灰粒在逐渐减小,而这部分循环灰又有可能成为飞灰。虽然循环灰量随时在变化,但当循环流化床导热油炉运行稳定后,即灰达到平衡时,就可以确定出各部分灰的份额与灰循环倍率,当然灰循环倍率主要取决于分离器效率和飞灰份额。


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