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1、粒子风选器的冷态实验研究第42卷第4期2011年7月锅炉技术B0ILERTECHN0L0GYVo1.42,No.4Ju1.,2011文章编号:CN31—1508(2011)07—0001—04粒子风选器的冷态实验研究李大庆,吕清刚,朱建国(1.中国科学院工程热物理研究所,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京100O49)摘要:粒子清灰器对于清理锅炉尾部受热面上的弱粘性积灰往往比传统的吹扫式清灰器更有效.用河砂做清灰粒子对受热面的损伤程度很低.采用粒子清灰器时,要在尾部烟道的底部配合采用粒子分选器以回收粒子.根据河砂和
2、积灰的粒径相差很大的特点,设计了流态化粒子分选实验台,研究河砂和细灰二元混合物的分选条件,获得了分离风速,二元混合物固气比,细灰比,河砂粒径等参数对河砂和细灰二元混合物分离效率的影响规律.分离效率随分离风速增大而提高,随二元混合物固气比增大而降低,随细灰比增大而降低.根据实验结果,提出高效分离的操作条件,为工程设计提供依据.关键词:粒子风选器;流态化;二元混合物中图分类号:TK224.9文献标识码:A0前言尾部烟道受热面的清灰是锅炉日常运行中的重要操作之一.清灰不仅可以提高锅炉热效率,而且能够保证蒸汽参数,防止积灰对受热面的腐
3、蚀,降低烟道流通阻力.传统吹灰技术包括蒸汽吹灰,声波吹灰,高压空气吹灰等_1].但这些装置对弱粘结性积灰的吹扫效果往往并不令人满意,而传统的钢珠清灰器也有一些缺点.2004年,中国科学院工程热物理研究所吕清刚研究员提出了采用来源广泛的河砂取代钢珠,用于清除此类弱粘性积灰],以克服钢珠由于密度较大在吹灰工作过程中带来对受热面有损伤的副作用,可以大量,高频率的使用,消除吹灰死角,设备运行成本低,维护工作量小.利用安装在锅炉尾部烟道底部的粒子分选器对河砂和灰分离,可以实现河砂重复利用.本研究的目的是开发与粒子清灰器配合使用的粒子风选
4、器,以污泥焚烧炉[3]为应用背景,在冷态实验台上,研究河砂和细灰二元混合物的分离,提出合理的设计参数,供工程设计参考.1实验1.1实验台粒子风选器实验台包括下行床,分离段,布风管,给料仓,储料仓,风机,空气压缩机,布袋除尘器和测量仪器等,如图1所示卜有机玻璃管;2-下行床;3-出口烟道;4-分离段;5-布风管;6-给料仓;7-储料仓图1粒子风选器实验系统粒子风选器的给料仓内是河砂与细灰的二元混合物,与锅炉尾部烟道中粒子冲刷细灰后的混合物是一致的.实验中,根据河砂与细灰的不同配比研究风选性能.根据理论分析,分离段的上行风速对粒子
5、与细灰的分离具有主导作用,是实验的主要研究内容.因此,在设计实验台的高度时考虑了锅炉尾部烟道的底部高度有限的情收稿日期:2010—02—05;修回日期:2010—03—31作者简介:李大庆(1983一),男,硕士研究生,主要从事循环流化床锅炉,城市下水污泥干化焚烧等方面研究.2锅炉技术第42卷况,下行床和上行床的直径按照设计的风速和风量确定,与锅炉尾部烟道的底部的实际尺寸无关.下行床内径192mm,设计下行风速为3.5m/s,分离段内径90mm,分离风速为0.1～1.5m/s,出口烟道内径130mm,出口风速为8.2m/s.给
6、料仓下部通过球阀连接一段有机玻璃管,在不同的实验中,选用不同内径的有机玻璃管,控制给料速率,获得不同的固气质量比.有机玻璃管出口距下行床出口1000mm,与实际工程中最后一级受热面与分离段入口距离相同.实验过程中,河砂和细灰二元混合物由给料仓通过有机玻璃管垂直向下给入下行床,下行风由下行床的顶部从侧面加入.二元混合物料加入下行床后,细灰迅速扩散并和空气一起流动,河砂在重力和下行风共同作用下得到加速l4].从分离段底部加入分离风,设计分离段的表观速度大于细灰终端沉降速度,小于河砂终端沉降速度,实现河砂和细灰二元混合物的分离.分离
7、后的河砂穿过分离段落人储料仓,细灰和所有加入的空气通过出口烟道进入布袋除尘器.1.2实验物料及工况设计实验物料是由河砂和细灰均匀混合而成的二元混合物.利用4种粒径范围的河砂模拟清灰粒子,分别记为河砂A,河砂B,河砂C,河砂D.假定河砂形状系数为0.75l_7],根据文献[8]提供的计算方法,得到单个河砂颗粒在静止的空气中的终端沉降速度.河砂粒径范围及终端沉降速度见表1.利用煤粉锅炉的静电除尘器收集的飞灰模拟细灰,细灰平均粒径为50m,终端沉降速度为0.1m/S.表1实验物料的终端沉降速度在全部实验中,保持下行风速3.5m/s不
8、变,改变分离风速,给料速率,细灰比和河砂粒径,安排不同的实验工况,实验工况总计115个.表2实验中用到的测量和计算参数.表2实验参数表2实验结果分析2.1分离风速对分离效率的影响图2为河砂C与细灰的二元混合物在设计河砂固气比为0.57,分离风速0.1～1.5m/s的条件下,分
