锅炉气固两相流基础理论

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1、第三章气固两相流基础理论主要内容基本概念气固两相流中的颗粒特性流态化基本原理循环流化床炉内流体动力特性基本概念1．床料由燃煤、灰渣、石灰石、砂子或铁矿石等组成2．物料循环系统内燃烧或载热固体颗粒组成：床料、燃料、反送回的飞灰及其他物资3．堆积密度与颗粒密度堆积密度：单位体积燃料质量ρd表示，kg/m3,颗粒密度:单个颗粒的质量与其体积比ρp表示，kg/m3无约束，真实密度4.空隙率空隙率:燃料、床料或物料堆积时，其粒子间的空隙所占的体积份额。堆积与流化并不相同。流化状态下空隙率ε定义为：气体所占的体积与整个两相流总体积之比。5．燃料筛分：燃煤

2、颗粒要求0−13mm宽筛分：0.1−13mm,窄筛分:2−6mm通常，对于挥发分较高的煤，粒径允许范围较大，筛分较宽；对于挥发分较低的无烟煤、煤矸石，一般要求粒径较小，相对筛分较窄。国内目前运行的循环流化床锅炉，其燃料粒径要求一般在0.1～10mm、0.1～l5mm，特殊的要求0.1～20mm，这些燃料粒径要求范围较大，均属宽筛分。6．燃料颗粒特性—称燃煤的粒比度是选择制煤设备和锅炉运行的参数细颗粒多,一般炉温整体高,燃烧后燃粗颗粒多,影响排渣,炉膛易结焦7．流化速度--空塔速度,不是一个常量,指床料或物料流化时动力流体的速度运行中控制和调整

3、风量,就控制盒调整了流化速度,即控制炉内物料的流化状态一次风:通过布风板和风帽使床料(或物料)流化起来的空气8．临界流化风速与临界流化风量床料开始流化时的一次风速度与风量,通过试验测得临界流化速度是流态化操作的最低气流速度，实际燃煤流化床锅炉中，耍达到稳定的流态化，使锅炉安全稳定远行，其运行的最低风速应大于临界流化风速。对于某一种床料，当其流化速度u＜3m/s时，空隙率ε在0.45左右，这时的流化状态称做鼓泡床。当流化速度ｕ＝4～7m/s时，其对应的空隙率ε＝0.65～0.75，这时的流化状态称做湍流床。当流化速度ｕ＞8m/s时，空隙率也随着

4、增大为ε＝0.75～0.95之间，这时的流化状态称做快速床。9．物料循环倍率--物料返送量与燃料给进量之比指物料分离器捕捉下来且返送回炉内的物料量与燃煤量之比。物料循环倍率一次风量：过小，回送量减少燃料颗粒特性：颗粒粗，份额大，回送量减少分离器效率：效率降低，回料量减少回料系统：10.物料浓度：指炉膛内一定空间区域内的物料量，与两个压力测点间的压差成正比，与两个压力测点间的距离成反比。11.密相区、过渡区和稀相区工程应用上，一般将二次风口或给煤口以下区域划分为密相区，炉膛锥部以上部分划分为稀相区。气固两相流中的颗粒特性一、固体颗粒特性1.非球

5、形颗粒的等效直径(1)等效体积直径：与颗粒具有相同体积的球形直径(2)等效表面积直径：与颗粒具有相同外表面的球形直径(3)筛分直径：颗粒能通过的最小方形筛孔的宽度。工程实用的当量直径(4)等效表面-体积直径：与颗粒具有相同表面比的球形直径2.颗粒球形度表征颗粒接近球形的程度。球形度数值越小，颗粒偏离球形越远。用实测方法获得。3.宽筛分颗粒的平均粒径筛分重量平均直径：dav=∑xidiXi—不同直径颗粒份额Di—颗粒各种不同粒径，用不同孔径的筛子表示对孔径小于25.4mm的孔，用25.4mm长度上的孔数表示，简称“目”表3-3为我国常用的泰勒标

6、准筛的目数（25.4mm长度上孔数）和对应孔径（相邻网线间的孔径）4.Geldart的颗粒分类方法C类：很难流态化，A类：很易流化，B类：良好的流化性，易鼓泡，流化床中的石英砂，D类：大多数流化床的床料及燃料颗粒二、颗粒终端速度1.受力分析重力Fg=浮力FA+拽力FD2.颗粒终端速度颗粒做自由落体时在重力作用下加速，而浮力和流体拽力阻碍。当颗粒加速直至达到一个不再增加的稳定的速度时，此速度叫颗粒终端速度。颗粒的终端沉降速度见表3-4第三节流态化基本原理一、流态化的概念流态化的定义为：使颗粒通过与气体或液体的接触而转变成类似流体的一种运行状况。

7、当颗粒处于流态化状态时，作用在固体颗粒上的重力与气流的曳力相互平衡，此时颗粒处于一种拟悬浮状态，从而使流化床具有类似于流体的性质，主要有以下几点：流态化的定义为：使颗粒通过与气体或液体的接触而转变成类似流体的一种运行状况。当颗粒处于流态化状态时，作用在固体颗粒上的重力与气流的曳力相互平衡，此时颗粒处于一种拟悬浮状态，从而使流化床具有类似于流体的性质，主要有以下几点：（1）在任一高度的静压近似等于在此高度上单位床截面内固体颗粒的重量；（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状；（3）床内固体颗粒可以像液体一样，从底部

8、或侧面的孔口中排出；（4）密度高于床层表观密度的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。（5）床内颗粒混合良好，当加热床层时整个床层的温度基本上均匀。气体流化床