生物质锅炉中温受热面碱蒸气冷凝与飞灰黏附多重结渣模拟

TK229; 生物质作为CO2 零排放的清洁可再生能源,在部分替代化石燃料用于燃烧发电的领域具有良好的应用价值.但生物质燃料普遍含有大量碱金属成分,在燃烧过程中易于以气相形式析出凝结在受热面形成有黏性的初始沉积层,强化壁面对烟气中飞灰颗粒的捕获,导致锅炉受热面结渣情况进一步恶化.针对以上问题,利用Factsage软件计算生物质锅炉中温过热器初始沉积层黏附特性,结合临界速度模型,建立综合考虑KCl冷凝-飞灰捕捉的受热面结渣综合模型;利用AN-SYS FLUENT软件编写用户自定义函数(UDF),对生物质锅炉中温过热器受热面沾污行为进行模拟研究,并与现场采样结果对比验证模型准确性.结果表明,中温过...

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Published in煤炭学报 Vol. 49; no. 10; pp. 4169 - 4176
Main Authors 邱桐禹, 宿海宁, 孙裕庭, 朱轶铭, 王学斌, 杨天华
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 沈阳航空航天大学能源与环境学院,辽宁沈阳 110136%西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室,陕西西安 710049 2024
Subjects
结渣预测
fouling prediction
ash deposition and fouling
biomass
气相冷凝
initial layer
积灰沾污
生物质
初始沉积层
gaseous condensation
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ISSN0253-9993
DOI10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0621

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Summary:TK229; 生物质作为CO2 零排放的清洁可再生能源,在部分替代化石燃料用于燃烧发电的领域具有良好的应用价值.但生物质燃料普遍含有大量碱金属成分,在燃烧过程中易于以气相形式析出凝结在受热面形成有黏性的初始沉积层,强化壁面对烟气中飞灰颗粒的捕获,导致锅炉受热面结渣情况进一步恶化.针对以上问题,利用Factsage软件计算生物质锅炉中温过热器初始沉积层黏附特性,结合临界速度模型,建立综合考虑KCl冷凝-飞灰捕捉的受热面结渣综合模型;利用AN-SYS FLUENT软件编写用户自定义函数(UDF),对生物质锅炉中温过热器受热面沾污行为进行模拟研究,并与现场采样结果对比验证模型准确性.结果表明,中温过热器区域的沉积速率与取样结果相吻合;壁面温度升高对飞灰碰撞效率影响较小,但抑制KCl冷凝导致总沉积量降低;烟气入口速度变化影响KCl冷凝和飞灰碰撞效率,大颗粒(50、80 μm)碰撞效率随烟气速度增大而增大,而10 μm小颗粒更易被粘性壁面捕获,导致沉积效率更高;相同烟气入口速度下,粒径50 μm和 80 μm飞灰为主要沉积;总体上,碱蒸气冷凝在中温过热器区域结渣过程贡献显著,KCl直接冷凝在壁面的沉积质量占总沉积质量的 5.41%,黏性沉积表面捕获飞灰颗粒沉积质量占 19.24%.模型适用于生物质锅炉以中温过热器为代表的中温受热面(约700℃)积灰沾污预测.
ISSN:0253-9993
DOI:10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0621