ANSYS冰丸穿越高温炉膛的传热过程模拟(2)

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4.1.1 压力分布. 23

4.1.2 温度分布. 25

4.1.3 速度分布. 27

4.1.4 速度矢量. 29

4.1.5流场分布 . 31

4.2 ANSYS 数据处理. 33

4.2.1 冰丸内部温度分布.. 33

4.2.2 冰丸零度等温线变化 35

4.3 VB 数据处理. 38

4.3.1 冰丸直径随时间的变化. 38

4.3.2冰丸速度随时间的变化 . 41

结论 44

展望 45

致谢 46

参考文献.. 47

附录 49

VB程序代码.. 49

1 绪论煤炭是我国的主要一次能源，中国一次能源消费结构的比例中煤炭占到65％上下，工业锅炉与电站锅炉消耗了大部分煤炭资源。电站锅炉在运行过程中，由于煤质和运行等因素的影响，锅炉受热面容易发生积灰、结焦、结渣、腐蚀和磨损等问题[1-4]，即锅炉受热面的外部工作过程。外部工作过程时常遇到炉膛结渣问题，比较棘手，炉膛结渣严重则会造成各种不利影响，被迫停炉事故屡见不鲜。锅炉等换热设备在工作过程中会不断地产生积灰, 积灰越厚热阻越大。积灰会产生热阻，减少工质之间的热量交换, 影响换热效果, 降低换热设备的热效率, 增加能源消耗。同时还会导致换热器烟气部分的流通截面减小, 流动阻力增加,设备的出力和正常工作受到影响。传统的除灰技术包括: 钢珠除灰、蒸汽吹灰、次声波除灰、高压水冲洗等[5]。而上面列举的装置清除积灰不够彻底, 吹灰的范围局限、经济性差、除设备可靠性不佳、系统冗杂、需要大量维护外, 还会给设备带来负面影响, 除灰效果均不够理想,甚至设备的积灰反而增加。如何在运行中比较彻底的清除设备的积灰,又尽量使吹灰装置免于维护, 开发研究新型吹灰器及除灰技术, 始终是人们在研究解决的问题[6]。
1．1 炉膛结渣概述在使用煤粉作为燃料的炉膛中，烟气温度一般在 1200℃上下，甚至更高，大部分煤种的灰粒受高温影响大部分熔化呈液态或者软化。通常一旦温度降低，飞灰将发生相变，从液态到软化状态到固态。如果飞灰保持着软化状态就碰到壁面时，由于受到冷却而粘结在壁面上，形成结渣(俗称结焦)[7]。炉内结渣的过程比较复杂，特别是燃煤炉膛。炉内结渣受很多因素干扰，包括灰成分、灰熔点、灰粘度等结渣特性，还有辐射换热系数、燃烧器布局、炉膛内部烟气流动等锅炉设计与运行参数密切相关。虽然国内外锅炉研究所对燃煤的结渣过程和结渣同煤粉性质的关系等进行了多次试验，提出了各种结渣判别指标，但这些指标不可信，仍然需要使用实验室的仪器进行精确测量，判别的速度较慢，与实际锅炉运营维护存在差距。当前，炉膛内部结渣仍然不能从设计源头上就得到强有力地控制，不过，电站锅炉的运行实践积累了大量经验，从中总结出防止炉膛内部结渣的方法，可以为锅炉设计及运行提供参考。
1．1．1 炉膛结渣的分类1)机械粘结半熔化的细小灰粒堆积在受热面表面文献综述，形成的灰层不紧密，炉膛内部吹灰可以轻松清除这种机械粘结物。 2)沉积物粘结由于高温烟气使得飞灰中的碱金属氧化物升华，在受热面表层上凝华，或由于粘结灰层中灰粒互相作用，产生化学作用，形成的化合物熔点比较低，烟气核心中的灰粒也会凝结在灰渣层的外表面，能用吹灰清除这部分沉积粘结。 3)密实性粘结层炉膛内部烟气中，灰渣颗粒之间存在化学作用，在高温下，烧结成的积灰层非常紧密，机械强度高，很难清除这部分灰垢。 4)液态渣层灰粒部分遇到高温玷污和水冷壁面熔化成液态，这样更易于粘结，灰粒不停沉积下来，灰渣厚度增加，温度升高，这里存在恶性循环，大量灰渣相变成液态流下，最终达到平衡。部分电厂燃用褐煤、劣质煤和低挥发分无烟煤以此强化着火和低负荷燃烧的稳定性。