大型循环流化床锅炉炉内受热面对流传热特性研究

摘要

本文基于大型超临界循环流化床锅炉研发背景，主要研究循环流化床中悬吊受热面和中隔墙受热面的对流传热特性。作为一项清洁煤利用技术，为进一步提高发电效率，循环流化床锅炉近年来朝着大型化、超临界蒸汽参数发展。大型循环流化床锅炉炉膛布置有悬吊受热面，其传热特性对于锅炉设计和受热面安全运行非常重要，但目前对悬吊受热面传热特性的研究很少。
　　本文基于电热平衡方法在六分离器、“裤衩腿”结构的循环流化床冷态试验台中，采用电加热模拟换热面实验研究循环流化床锅炉炉内受热面(包括水冷壁、悬吊屏和中隔墙)的对流传热特性。试验结果表明：水冷壁、悬吊屏和中隔墙的对流传热特性相似，对流传热系数随着炉顶悬浮密度增大而增大；炉膛空截面风速对对流传热系数影响不大，但其通过改变炉膛悬浮密度进而改变受热面对流传热系数。三种受热面中，水冷壁对流传热系数最大，中隔墙次之，悬吊屏最小。
　　理论部分，基于颗粒团更新模型，分别针对水冷壁、悬吊屏和中隔墙受热面，根据试验数据和最佳匹配原则修正了颗粒团更新模型的相关参数，使其分别适用于水冷壁、悬吊屏和中隔墙受热面。通过修正的颗粒团更新传热模型计算得到：当固体颗粒浓度增大时，换热面表面颗粒团覆盖率增大，颗粒团相传热系数增大，从而引起对流传热系数增大。
　　本文还根据试验结果，分别总结了水冷壁、悬吊屏和中隔墙的传热系数半经验关联式，为循环流化床锅炉传热系数预测提供参考。