第三章循环流化床操作特性
3. 1国内外的研究概况〔12] [13] [43]   [44] [45] [46] [47] [48] [49] [77] [79]:
           有关循环流化床中的传热过程的定量规律还无公认的研究结果。这主要因为实验及基本参数确定的复杂性以及实验结果与设备的尺寸有密切的关系，因}fu导致过程模拟的困难。实验结果不仅与设备操作方式有关，ifu b‘还与颗粒直径的平均方法，过程的推动力和颗粒内部温度梯度等有关。到目前为止，还没有一个循环流化床传热计算公式可供工业实际采用。
           各个研究者都是根据自己的实验条件以及操作参数范围用实验验数据关联出循环流化床的传热计算公式，甚至有的研究者由十实验数据不足或过十分散，没能得出计算关联式，仅仅给出了一些规律趋向[fgl fyl f ml。表是一些研究者基十他们的实验条件和参数范围得出的一些计算关联式。


此外，由十试验的困难性以及资料保密的原因，目前在公开文献中有关循环流化床工业锅炉的传热系数数据相当少。表3-2给出了一些循环流化床锅炉在设计或测试时的传热系数数据。

       尽管循环流化床传热的研究近年米是一个十分活跃的领域，但总体上讲仍处十卫步阶段。就目前研究的深度和广度Ifu言，既不能满足工业装置开发的需要，也不能满足设计的需要，离从理论上揭示过程的本质相距甚远。影响传热系数的主要因素有:
       (1)流化介质和固体颗粒的物理性质，包括固体颗粒的尺寸、密度、比热、导热系数、介质的密度、粘度、比热、导热系数等;
       (2)流化工况，包括固体颗粒度、流化速度、床内物料的循环等;
       (3)床层与受热面的布置形式与几何尺寸;
       (4)床层与床壁温度等。
   传热系数是一个与多种参数有关的复杂函数，一方面，它是颗粒浓度、流化气速、床高、气固物理性质、一、二次风比、循环倍率、固体颗粒粒径、受热面积和床温的函数;另一方面，它受床内气固流体特性、颗粒磨损特性、颗粒与壁面碰撞、沿壁面下滑、覆盖壁面程度及壁面接触时间等众多因素有关。   然}fu在实际锅炉运行中，其中影响最大的为床温、粒径、床料的浓度或料层的高度。除了床内固体颗粒浓度十分稀的情况外，床内空截面气速对传热系数的影响不大，这是由十气体对流相对传热系数的影响较小的缘故，甚至在一些情况下传热系数随着空截面气速的增大}fU减少。如当固体颗粒循环倍率相同时，随着空截面气速增大，床内固体颗粒浓度减小，从}fU传热系数减小。
   因此，在其它条件一定的情况下，选择合适的燃料粒径对循环流化床锅炉的安全经济运行时十分重要的。粒径过大，则床层阻力大，增加风机的能耗，影响燃烧工况，造成炉底部超温，并加剧床内底磨损;粒径过小，则燃料破碎系统电耗增大，b‘分离器不易捕捉细灰，使飞灰含碳量高，影响燃烧效率。然}fu对十一台已经运行底循环流化床锅炉，粒径是受到破碎设备及煤本身的性质所决定了的，在这种情况下，对循环流化床运行的影响也就只有床温和运行时床料的高度比较显著一些，}fU目‘实际运行过程中主要是通过这两个参数来调节锅炉负荷的。
3. 2锅炉负荷与床温及运行料层厚度的关系:
       循环流化床锅炉是一个分布参数、时变、非线性、多变量紧密祸合的控制对象，其床温受煤种、给煤量、一次风量、二次风量和循环灰量等多种因素的影响，目‘主汽压和床温之间存在强祸合关系，这给床温自动控制带来较大困难。根据某热电厂4_50t/h锅炉运行实测数据用SPSS软件包进行分析，该软件是当今国际上最流行的统计软件包之一。它虽然名为社会科学统计软件，但由十这个软件的功能十分强大，所以在许多领域都有广泛的应用。该软件不仅包含一般常用的统计分析方法，如方差分析、回归分析等，还包含近年来新发展成熟起来的高级统计分析方法，如因子分析、聚类分析、判别分析等。
       根据某热电厂循环流化床锅炉24小时运行实测数据[43][55][S G]，用SPSS软件包分析负荷与床温的关系见图3-1:


对图中各点数据进行线性回归，得锅炉负荷与床温的关系为:               Q=2.0_5韵。一13 82.034   从表格中可以看出估计值及其检验结果，常数项(30 =-1382.034,.0_58，回归检验统计量t=23.272,相伴概率值P<O.OO l o
                   }3一7)
回归系数户、一
   从图中看出:床温升高，锅炉负荷呈直线上升，这主要是由十温度升高，气体J导热系数增大，同时辐射传热也增大，最终导致总的传热系数增大，由此锅炉负)增加。
   另外锅炉负荷与床层压差的关系，利用sPSs进行曲线估计，见Ixl 3-2:
3. 4负荷与过热汽温的关系
       锅炉变负荷运行时，随着负荷的降低，对流受热面吸热量下降，这主要是由十负荷降低时烟气流速降低造成的。但由十循环流化床锅炉维持床温的能力较强，所以过热汽温在很大的负荷变化范围内仍可得以维持，这正是循环流化床优越性的体现。
3. 5负荷与颗粒循环量之间的关系
       分离器效率是表征分离器工作性能的重要指标。其分离效率与分离器入口风速、入口烟温、入口颗粒浓度及颗粒粒径等参数有关。它随分离器入口风速、入口颗粒浓度及粒径的增大}fu增大，随着入口烟温的升高}fu降低。在锅炉负荷降低时，炉膛内尤其是悬浮空间的颗粒浓度和炉膛上部燃烧份额都降低，从}fu使分离器入口风速、入口颗粒浓度和入口烟温都下降。风速及颗粒浓度降低导致分离器效率降低，入口烟温降低使分离器效率增加的影响很小。因此在锅炉负荷降低时，分离器的效率是降低的。因分离器效率降低，又使悬浮颗粒浓度降低、颗粒循环量降低。
3. 6本章小结
       (1)利用SPSS软件，具有直观、计算量小等特点适合十分析循环流化床锅炉运行特性这种较多变量影响因素的复杂关系。
       C2)运用相关分析、回归分析、因子分析分析了循环流化床锅炉运行特性的影响因素，得出负荷与床温、负荷与床层密度、负荷床温床层密度等之间的数学关系，并与理论分析相一致，可用来指导循环流化床锅炉进行运行参数调整。
       (3)本文选取的运行实测数据由十受现场条件限制，数值准确度上仍存在问题，如果条件允许应加强数据采集的准确度，使模型更加完善。第三章循环流化床操作特性
3. 1国内外的研究概况〔12] [13] [43]   [44] [45] [46] [47] [48] [49] [77] [79]:
           有关循环流化床中的传热过程的定量规律还无公认的研究结果。这主要因为实验及基本参数确定的复杂性以及实验结果与设备的尺寸有密切的关系，因}fu导致过程模拟的困难。实验结果不仅与设备操作方式有关，ifu b‘还与颗粒直径的平均方法，过程的推动力和颗粒内部温度梯度等有关。到目前为止，还没有一个循环流化床传热计算公式可供工业实际采用。
           各个研究者都是根据自己的实验条件以及操作参数范围用实验验数据关联出循环流化床的传热计算公式，甚至有的研究者由十实验数据不足或过十分散，没能得出计算关联式，仅仅给出了一些规律趋向[fgl fyl f ml。表是一些研究者基十他们的实验条件和参数范围得出的一些计算关联式。


此外，由十试验的困难性以及资料保密的原因，目前在公开文献中有关循环流化床工业锅炉的传热系数数据相当少。表3-2给出了一些循环流化床锅炉在设计或测试时的传热系数数据。

       尽管循环流化床传热的研究近年米是一个十分活跃的领域，但总体上讲仍处十卫步阶段。就目前研究的深度和广度Ifu言，既不能满足工业装置开发的需要，也不能满足设计的需要，离从理论上揭示过程的本质相距甚远。影响传热系数的主要因素有:
       (1)流化介质和固体颗粒的物理性质，包括固体颗粒的尺寸、密度、比热、导热系数、介质的密度、粘度、比热、导热系数等;
       (2)流化工况，包括固体颗粒度、流化速度、床内物料的循环等;
       (3)床层与受热面的布置形式与几何尺寸;
       (4)床层与床壁温度等。
   传热系数是一个与多种参数有关的复杂函数，一方面，它是颗粒浓度、流化气速、床高、气固物理性质、一、二次风比、循环倍率、固体颗粒粒径、受热面积和床温的函数;另一方面，它受床内气固流体特性、颗粒磨损特性、颗粒与壁面碰撞、沿壁面下滑、覆盖壁面程度及壁面接触时间等众多因素有关。   然}fu在实际锅炉运行中，其中影响最大的为床温、粒径、床料的浓度或料层的高度。除了床内固体颗粒浓度十分稀的情况外，床内空截面气速对传热系数的影响不大，这是由十气体对流相对传热系数的影响较小的缘故，甚至在一些情况下传热系数随着空截面气速的增大}fU减少。如当固体颗粒循环倍率相同时，随着空截面气速增大，床内固体颗粒浓度减小，从}fU传热系数减小。
   因此，在其它条件一定的情况下，选择合适的燃料粒径对循环流化床锅炉的安全经济运行时十分重要的。粒径过大，则床层阻力大，增加风机的能耗，影响燃烧工况，造成炉底部超温，并加剧床内底磨损;粒径过小，则燃料破碎系统电耗增大，b‘分离器不易捕捉细灰，使飞灰含碳量高，影响燃烧效率。然}fu对十一台已经运行底循环流化床锅炉，粒径是受到破碎设备及煤本身的性质所决定了的，在这种情况下，对循环流化床运行的影响也就只有床温和运行时床料的高度比较显著一些，}fU目‘实际运行过程中主要是通过这两个参数来调节锅炉负荷的。
3. 2锅炉负荷与床温及运行料层厚度的关系:
       循环流化床锅炉是一个分布参数、时变、非线性、多变量紧密祸合的控制对象，其床温受煤种、给煤量、一次风量、二次风量和循环灰量等多种因素的影响，目‘主汽压和床温之间存在强祸合关系，这给床温自动控制带来较大困难。根据某热电厂4_50t/h锅炉运行实测数据用SPSS软件包进行分析，该软件是当今国际上最流行的统计软件包之一。它虽然名为社会科学统计软件，但由十这个软件的功能十分强大，所以在许多领域都有广泛的应用。该软件不仅包含一般常用的统计分析方法，如方差分析、回归分析等，还包含近年来新发展成熟起来的高级统计分析方法，如因子分析、聚类分析、判别分析等。
       根据某热电厂循环流化床锅炉24小时运行实测数据[43][55][S G]，用SPSS软件包分析负荷与床温的关系见图3-1:


对图中各点数据进行线性回归，得锅炉负荷与床温的关系为:               Q=2.0_5韵。一13 82.034   从表格中可以看出估计值及其检验结果，常数项(30 =-1382.034,.0_58，回归检验统计量t=23.272,相伴概率值P<O.OO l o
                   }3一7)
回归系数户、一
   从图中看出:床温升高，锅炉负荷呈直线上升，这主要是由十温度升高，气体J导热系数增大，同时辐射传热也增大，最终导致总的传热系数增大，由此锅炉负)增加。
   另外锅炉负荷与床层压差的关系，利用sPSs进行曲线估计，见Ixl 3-2:
3. 4负荷与过热汽温的关系
       锅炉变负荷运行时，随着负荷的降低，对流受热面吸热量下降，这主要是由十负荷降低时烟气流速降低造成的。但由十循环流化床锅炉维持床温的能力较强，所以过热汽温在很大的负荷变化范围内仍可得以维持，这正是循环流化床优越性的体现。
3. 5负荷与颗粒循环量之间的关系
       分离器效率是表征分离器工作性能的重要指标。其分离效率与分离器入口风速、入口烟温、入口颗粒浓度及颗粒粒径等参数有关。它随分离器入口风速、入口颗粒浓度及粒径的增大}fu增大，随着入口烟温的升高}fu降低。在锅炉负荷降低时，炉膛内尤其是悬浮空间的颗粒浓度和炉膛上部燃烧份额都降低，从}fu使分离器入口风速、入口颗粒浓度和入口烟温都下降。风速及颗粒浓度降低导致分离器效率降低，入口烟温降低使分离器效率增加的影响很小。因此在锅炉负荷降低时，分离器的效率是降低的。因分离器效率降低，又使悬浮颗粒浓度降低、颗粒循环量降低。
3. 6本章小结
       (1)利用SPSS软件，具有直观、计算量小等特点适合十分析循环流化床锅炉运行特性这种较多变量影响因素的复杂关系。
       C2)运用相关分析、回归分析、因子分析分析了循环流化床锅炉运行特性的影响因素，得出负荷与床温、负荷与床层密度、负荷床温床层密度等之间的数学关系，并与理论分析相一致，可用来指导循环流化床锅炉进行运行参数调整。
       (3)本文选取的运行实测数据由十受现场条件限制，数值准确度上仍存在问题，如果条件允许应加强数据采集的准确度，使模型更加完善。

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