循环流化床锅炉冷态临界流化风量与运行风量

第 4 期 2 0 0 0 年 1 1 月 锅炉制造 B OI L E R MAN U F AC T U R ING 抽. 公扣 口 文章编号二 C M 3 一 1 7 4 9 ( 2 0 0 0 ) ( 4 一 0 0 3 0 一 0 4 循环流化床锅炉冷态临界流化风量与运行风量 杨建华， 屈卫 东， ( 郑州电力高 哥专 科毕 权. 何 南 李建刚 郑州 4 5 M ) 摘要: 利用厄贡准 则式和浙江大 学提出的 计算式计算了宽 肺分藕拉的临 界流化风速以及冷热态临界流化 风速的比 值， 分析了冷态临 界流化风摄与热态 运行时 风云的关系. 认为二 者基本相当时才能保证热态运行时 床料良 好流化。 关盆词: 循环旅 化床锅炉; 冷态临界流化风童; 运行风 盘;关系:厄贡准则式 分类号: T G 1 1 5 . 2 8文献标识码: A A n a l y s i s o f t h e R e l a t i o n s h i p o f C F B B Mi n i m u m F l u i d iz a t i o n A i r F l o w i n C o l d a n d Ho t P o s i t i o n s Y A N G ) ra n - h u a , Q U W e i 一 d ww , u抽n - s a n g A 6 s t 1 8 c t : T h e m i n iv a u n f l u id iv e tio n v e lo c i ty ( “ 扔 o f w i d e - g la d e c o a l a n d t h e r a ti o “ Jin co ld a n d h o t p o s i ti o n s . c a l c u la t e d u s in g t h e E n m n a n d Z h e j ia n g u n iv e r s i ty s e q u a t io n s r e s p e c t iv e l y . T h e n aa l - ti o n s h ip o f 阮 “ 扩in c o ld a n d 咏 p o s iti 。 w a s a n a ly z e d a n d f i v n 阮 a n a l y s is t h e c o n c l u s ion t h a t c o l d a n d h o t “ 扩s h o u ld b e n ear ly th e 。to k e e p C F B ru n n in g p ro p e r ) ， 二 b e d r a w n . K e y w o r d s : C y c l in g F lu i d iz e d B e d B o i l e r ( C F H B ) ; m in im u n fl u id i sa ti o n a i r f lo w in c o ld p o s i t io n ; n m - n i n g fl u id iz a t io n a ir fl o w ; r e l a tia ls h i p ; E r g lm e q u a t io n 0 引言 循环流化床锅炉在我国 投人运行的时间不太 长. 调试和运行方面的经验还不完善， 没有象煤粉 炉那样的一整套成熟的经验来指导调试和运行。 这要求广大科技工作者和运行人员不断从运行中 积累经验， 并积极从理论中找依据. 把理论与实践 有机结合. 以理论指导运行. 以 运行检验理论， 尽 快提高我国的循环流化床锅炉应用水平。 循环流化床锅炉因其独有的 特性而有一套与 煤粉炉不同的冷态调试项目. 其中一项很重要的 内容就是侧定冷态临界流化风址。 它对热态运行 有重要参考意义。本文试从理论上加以分析. 阐 述其与热态运行风旦的内在关系， 以指导调试和 运行工作。 1 临界流化风量及其在冷态调试中 的确定 1 . 1临界流化风t的概念 我们通常将床层从固定状态转变到流化状态 ( 或称沸腾状态) 时按布风板面积计算的空气流址 称 为 临 界 流 化 风 量Q .r 此 风 旦 按 布 风 板 面 积 计 算 成 空 气 流 速 称 临 界 流 化 风 速L4 r 或 最 小 流 化 速 度 。 对由 单一拉径藕拉组成的床层， 其临界流化 风速较易确定。 一般可根据其床层压降一流速特 性曲 线图确定. 如图1 所示。风速从零逐渐增大. 开始风速很低时. 床层保持固定床状态， 床层压降 随风速单调增加。当风速达一定值时. 床层压降 达到最大值. 继续提离风速固 定床突然转变为鼓 泡 术. 床料开始流化， 压降稍降低。 在一段较宽的 风速变化范围内， 进一步增加风速. 床层压降 几乎 收箱日期2 0 0 0 - t o一1 1 第 4 期杨建华， 等: 循环流 化床锅 炉冷态临界流化风量与 运行风位 不变. 此时床层压降基本等于布风板上静止床层折点对应的流化风速即 临界流化风速。 的 压力( 稍低) 。这种情况下固 定床到流化床的 转 己 床层压降 二 床属压降 圈 1 单一性径.拉床层压哪- 流化风皿关咬曲目 圈2 留 啼分胭位 床周压脚 一 皿化 风速关系曲 目 但对宽筛份床层， 其压降一流速特性曲线没 有明 显的转折点. 而是存在一个由固定床到流化 床的过渡区。气速逐渐增大时， 细颗粒先于粗顺 粒流化， 并在粗顺拉形成的空隙中起润滑作用使 大颗粒松动。气速大到一定程度后， 大颗粒也依 次 被流 化. 使床 层压降逐渐 增加。 直到 大颗 粒被 完全流 化， 床层压降才不再随气速的增大 而增加。 如图2 所示， 此时一般认为固 定床与流化床两条 压降线的延长线交点对应的气速为临界流化风 速。显然此风速下. 部分大颗拉仍未完全流化。 1 . 2 冷态调试中临界流化风速的确定 循环流化床锅炉然料为宽筛份燃料， 冷态调 试时其压降一流速特性曲 线也如图2 所示。一般 冷态调试时采用如下办法: 很据运行时料层高度在布风板上铺放一定厚 度床料. 启动引风机和一次风机一 次风机挡板开 度从0% 到1 0 0 % 分为若干档. 同时调节引风机 挡板. 保持炉膛微负压. 测定对应每一风量时的 风 室睁压， 结合布风板阻力一风量曲线. 绘出床层压 降与一次风量的关系曲线图， 一般形状如图2 , 然 后把固 定床与流化床两条压降线的延长线交点对 应的一次风机流皿定为冷态临界流化风量。 2 温 度对临界流化风速的影响 呢? 为了解决这一问题. 最好的办法是做试验实 际侧定温度对流化风速的影响， 但不是每个科研 单位都有条件做这项试验， 而且对临界流化风速 至今尚 未从理论上找到可靠的计算方法。于是国 内 外许多研究者根据各自 不同的研究对象. 提出 了数十个临界流化风速的经验式可以作近似计 算。 下面介绍厄贡 半经验关联式和浙江大学提出 的 计算式。这里不介绍其详细推导过程. 只给出 计算临界流化风速的导出简化式。据称厄贡准则 式法有3 4 9 0 的 误差. 浙大称其计算式对宽筛分石 煤有1 0%的 误差。 厄贡关联式引人两个准则数: Ar - d P P (隽 - P ) R米 德 数 ) ; 、 二 d,u,#pp(雷 诺 a ) 厄贡准则式为: R e N 二 ,/ C , + C , A r 一 C , 对 大 拉 子 ( 几 可 1 咖， 循 环 流 化 床 锅 炉 床 料 即 在此范围内) ， 简化后的临界流化风速计算式 为: u 叮= 2 . 1 临界流化风速随温度变化的关系 由于 循环流化床锅炉热态临界流化风皿的 侧 量在现场很难进行， 所以通常调试中只侧定冷态 临界流化风量。但运行时一次风进人姗烧室被迅 速 加热 后体积膨 胀. 比 容、 粘 度等 物性也发生 变 化. 那 么 这 种变化对 其流 化能 力 有何影响 ? 冷态 下侧 定的 临界 流 化风 量对 运行 风 量有 何 参 考意 义 其 中 d , - 物 料 筛 分 平 均 位 径. d , 二 B X id i ; p p 固 体 顺粒 真 实密 度; p 流 化介 质 密度; E , r - 临 界 流 化 状 态 下 床 层 空 隙 率; 产 流 化 介质 动 力 粘度; o f 临 界 流化 速 度。 锅炉制造总第 1 7 8 期 式中 . c l , c 2 为常数， 许多研究者综合各自 试 验致据得出各自 的a和巴值. 摘要如下( 表1 ) p 表 】 厄贡准 则式中 常傲c l . c 2 值 编号 作者发表年份C I C 2 1 wm 而浙大计算式中. q . 与温 度与 第4 期杨建华. 等:循环流化 床锅炉冷态临界流化 风觅与运行风扭 动力粘度相关， 但动力粘度的影响较小。两类计果， 系列2 为厄贡准 则式结果。 算式计算比 较结果如图4 。图中系列1 为渐大结 0 .6 0 0. 石 口 0 . 4 0 020 0 . 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 6 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0七 - 闷 卜 -系列 1 -1 卜 系列2 圈4 q , 随 皿 度 变 化 趁 势曲 曲 从图4 中 看出. 9 0 0 临界流化风速折算到0 时是0时临界流化风速的5 0%左右。从理 论上可以 这样理解: 速度对升举力的贡献是二次 方关系， 而密度对升举力的贡献是一次方关系。 如空气密度在9 0 0 时约为0 时的1 / 4 , 要保持 相同的 升举力 9 0 0 时的风速应为0时风速 的2 倍左右。此风量折算到冷态， 却仅有冷态临 界流化风量的1 / 2 。所以. 从理论上说， 床温在 9 0 0 风机提供冷态流化风量的一半即可达到冷 热态相同的流化效果。 d . 大于 平均粒径的那部分大颗粒 的平均直径。 3 运行中如何确定流化风量 从图2 可以看出， 冷态调试时测定的临界流 化风量并不是使全部大颗粒流化的通低风量， 在 此风量下运行时. 只能使布风板上部分风帽小孔 之上的 料层开始流化， 还有部分风帽小孔上的料 层仍处于静止状态。经验表明流化和静止的位置 变化不 定。因此有研究者提出 最低允许流化风速 的概念， 指保证布风板上全部风帽小孔之上的 料层均处于沸腾状态的最低床层截面平均速度。 为使流 化床锅炉安全运行. 运行时床截面平均风 速不能 低于. 因为布风板上若有部分静止物料 很易引 起结焦。根据冷态试验结果. 、, . ( 1 . 5 - 2 ) u f 。 一般热态 运行时 鼓泡流化 床流 化风速为 热态临 界流化风速的二倍为宜， 即与冷态临界流 化风速相当。 还 有的 研 究 者 提 出 最 小 悬 浮 速 度的 概 念u h , 即 过渡 区 和流 化区 的 交点所 对应的 速度. 、 可由 试 验曲 线 确 定， 或用 下 式估 算: 、 二 1.046 d一“ 19u.f 其 中 d , 一 床 料 平 均 颗 拉 直 径 ; 按 一 般宽筛分物料计算. 、. 1 . 5 u , r 。 为保 证运行时物料良好流化， 运行时流化风速必须大 于u p 9 4 结论 通过以 上分析， 可以 得出以 下结论: 冷态临界流化风t的侧定对热态运行有重要 的参考意义， 调试时应认真侧定这一风量; 宽筛分物料的临界流化风速受温度影响. 随 温度的升高而增大， 冷热态临界流化风量之比q 随温度升高而降低. 运行温度( 9 0 0) 时约为5 0 %， 揭示热态运行时需冷态临界流化风里的一半 即 可达到临界流化状态; 实 际 运 行时流化风 速应不低于%或( ，) ， u. e ( 1 . 5 一 2 ) u ,f . 即 实际 运 行时良 好流 化 所擂的 风量与冷态临界流化风量相当; 知道了冷热态流化风盘的关系. 可以更好地 指导冷态调试和热态运行工作。 参考文献 1 岑可法. 等 . 循环流化