循环流化床锅炉数值优化设计与运行

　　《循环流化床锅炉数值优化设计与运行》是在浙江大学热能工程研究所/能源清洁利用国家重点实验室近十余年有关大型循环流化床锅炉数值模型研发和数值试验研究结果积累的基础上完成的学术专著。 本书主要包括三部分内容：一是国内外大型循环流化床技术发展和发展中的问题；二是模型基础，包括循环流化床气固流动、传热、磨损、燃烧、燃烧产物、受热面沾污结渣模型与模拟，大型循环流化床锅炉三维整体数值模型与二维当量快算数值模型；三是针对实际大型/超/超超临界循环流化床锅炉设计、运行中的问题开展的数值计算、结果与讨论。 本书可供从事循环流化床锅炉和热能动力研究、设计、运行和管理的人员参考，也可作为高等院校有关专业研究生、大学生的参考资料。书末有相关文献资料目录，供读者参考。

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第1章大型循环流化床锅炉发展001
1.1大型循环流化床锅炉发展003
1.1.1国外大型循环流化床锅炉发展003
1.1.2中国大型循环流化床锅炉发展010
1.2大型循环流化床锅炉发展中的问题018
1.2.1炉内气固混合流动特性019
1.2.2床料平衡及翻床控制020
1.2.3多分离器循环物料分配特性020
1.2.4降低炉膛燃烧污染物021
1.2.5水冷壁磨损与防磨梁防磨021
1.2.6床存量、粒径对炉膛压降的影响021
1.2.7受热面热流分布特性022
1.2.8超临界循环流化床锅炉的水动力特性022
1.2.9回料系统受阻时对炉膛运行的影响023
1.2.10高碱煤燃烧碱金属迁移与受热面沾污023
1.2.11多元燃料燃烧023
1.2.12灵活性运行024
参考文献024

第2章循环流化床气固流动、传热、磨损模型与模拟028
2.1循环流化床气固流动模拟029
2.1.1半经验方法029
2.1.2数值模拟方法031
2.2循环流化床气固流动双流体模型035
2.2.1控制方程036
2.2.2本构方程037
2.2.3双流体模型的应用特点039
2.2.4高浓度气固两相流的气固曳力041
2.3循环流化床传热模型045
2.3.1传热系数的影响因素045
2.3.2床内气固间换热048
2.3.3气固对壁面间换热049
2.4循环流化床水冷壁磨损055
2.4.1水冷壁磨损机理及影响因素056
2.4.2水冷壁磨损及防磨梁057
2.4.3单颗粒撞击磨损模型和颗粒摩擦模型059
2.4.4理论多颗粒磨损模型065
2.4.5磨损经验公式/单颗粒磨损模型与DPM/DEM数值计算结合066
2.4.6能量耗散磨损模型和颗粒动力学磨损模型067
参考文献069

第3章循环流化床燃烧、燃烧产物和受热面沾污结渣模型与模拟077
3.1煤燃烧模拟078
3.1.1循环流化床炉内燃烧078
3.1.2煤燃烧模型发展079
3.1.3水分蒸发083
3.1.4挥发分析出083
3.1.5气相反应084
3.1.6焦炭燃烧085
3.1.7爆裂和磨损090
3.2燃烧污染物生成和控制092
3.2.1硫氧化物092
3.2.2氮氧化物094
3.3碱金属迁移与沾污结渣096
3.3.1沾污结渣机理096
3.3.2碱金属析出迁移100
3.3.3循环流化床碱金属迁移104
3.3.4碱金属析出模拟106
3.3.5沾污结渣模拟107
参考文献113

第4章大型循环流化床锅炉三维整体数值模型与二维当量快算数值模型127
4.1模型总体构架128
4.2流场模拟131
4.2.1模型封闭方程133
4.2.2组分输运方程135
4.2.3二次风口矫正135
4.2.4稳态判断与瞬时时均处理137
4.3煤燃烧模拟138
4.3.1水分蒸发模型138
4.3.2挥发分析出模型138
4.3.3气相均相反应模型139
4.3.4焦炭燃烧模型140
4.3.5燃烧产物生成与控制141
4.4气固传热模拟144
4.4.1颗粒团更新模型145
4.4.2辐射模型146
4.4.3热工水动力计算148
4.5水冷壁磨损151
4.5.1水冷壁磨损模型152
4.5.2水冷壁磨损模型计算参数157
4.6碱金属钠迁移模型159
4.6.1碱金属钠析出模型159
4.6.2气相碱金属钠均相反应160
4.6.3气相碱金属钠非均相反应162
4.6.4碱金属钠蒸气凝结模型163
4.6.5颗粒沉积模型164
4.6.6颗粒脱落模型167
4.7二维当量快算法与二维变参数分析168
4.7.1二维当量快算法168
4.7.2二维当量快算法计算域构建168
4.7.3二维当量快算法计算边界条件设定169
4.7.4二维当量快算法计算模型调整与验证169
参考文献172

第5章大型循环流化床气固流场与其设计、运行176
5.1循环流化床炉型与主回路气固流场177
5.1.1炉膛2侧墙布置6分离器主循环回路气固全流场177
5.1.2炉膛单侧墙布置4分离器主循环回路气固全流场185
5.1.3环形炉膛循环流化床锅炉炉膛气固流场190
5.2高浓度气固相中的二次风穿透特性195
5.2.1某300MW循环流化床锅炉的二次风穿透特性195
5.2.2炉膛2侧墙布置6分离器600MW循环流化床锅炉的二次风穿透特性201
5.2.3炉膛单侧4分离器循环流化床锅炉的二次风穿透特性205
5.3多分离器炉膛出口流率与气固均匀性206
5.3.1炉膛2侧墙布置6分离器206
5.3.2炉膛单侧墙布置4分离器207
5.4中隔墙布置对炉膛颗粒浓度分布的影响208
5.4.1中隔墙对炉膛颗粒浓度的影响209
5.4.2中隔墙左右侧气固相质量交换率212
5.5炉膛悬吊屏气固流场213
5.5.1某600MW循环流化床锅炉不同悬吊屏布置对炉膛流动特性的影响213
5.5.2某330MW循环流化床锅炉悬吊屏壁面颗粒流动特性及其运行参数影响215
5.6防磨梁对炉膛气固流场的影响218
5.6.1某330MW循环流化床锅炉防磨梁设置对炉膛气固流场的影响218
5.6.2某600MW循环流化床锅炉防磨梁设置对炉膛气固流场的影响227
参考文献228

第6章大型循环流化床锅炉受热面传热230
6.1330MW亚临界循环流化床锅炉231
6.2350MW超临界循环流化床锅炉236
6.3600MW超临界循环流化床锅炉241
6.3.1水冷壁传热系数分布242
6.3.2中隔墙传热系数分布244
6.3.3悬吊屏传热系数分布247
6.3.4锅炉炉膛受热面传热系数影响因素讨论248
6.4水冷壁防磨梁设置对传热的影响255
6.4.1气固流场257
6.4.2传热系数与热流分布257
6.4.3对炉膛温度的影响258
6.51000MW超临界环形炉膛循环流化床锅炉259
6.5.1炉侧传热结果260
6.5.2运行参数的影响263
6.6炉膛单侧墙布置4分离器660MW超超临界循环流化床锅炉267
参考文献268

第7章大型循环流化床锅炉燃烧、污染物生成与控制270
7.1炉膛内组分与温度场分布271
7.1.1300MW亚临界循环流化床锅炉271
7.1.2330MW亚临界循环流化床锅炉274
7.1.3350MW超临界循环流化床锅炉277
7.1.4炉膛2侧墙布置6分离器660MW超超临界循环流化床锅炉280
7.1.5炉膛单侧墙布置4分离器660MW超超临界循环流化床锅炉282
7.2基于二维当量快算法的参数优化286
7.2.1基准工况288
7.2.2过量空气系数影响291
7.2.3二次风比例影响293
7.2.4二次风高度影响294
7.2.5床温影响296
7.3二次风交变运行对炉膛燃烧与产物的影响297
参考文献300

第8章大型循环流化床锅炉运行问题数值分析讨论301
8.1双布风板/裤衩腿型循环流化床的翻床与控制302
8.1.1裤衩腿炉膛翻床特性302
8.1.2避免翻床的控制运行306
8.1.3裤衩腿运行平衡状态分析308
8.1.4裤衩腿循环流化床锅炉防止翻床的设计与运行平衡策略311
8.2床存量、粒径对炉膛压降的影响312
8.3多分离器循环回路回料失衡对气固流场的影响314
8.3.1单条循环回路中断受阻的影响316
8.3.2异侧两条循环回路中断受阻的影响317
8.3.3同侧两条循环回路中断受阻的影响317
8.4布风板布风对回料流率的影响319
8.5受热面磨损与防磨梁布置324
8.5.1某330MW循环流化床锅炉典型工况下水冷壁磨损速率分布特性324
8.5.2某600MW循环流化床锅炉加装防磨梁后的水冷壁磨损分布特性329
8.5.3大型循环流化床锅炉防磨梁布置建议332
8.6高碱煤燃烧碱金属迁移与受热面沾污334
8.6.1气固流场336
8.6.2气相碱金属钠分布336
8.6.3碱金属钠沉积速率337
8.6.4飞灰沉积速率339
8.6.5实测结果对比341
参考文献341

附录1符号说明343

附录2作者在本领域部分相关文献349