u型密封閥流態(tài)特性對(duì)u型返料器回料量的影響

隨著新型高效低污染碳排放技術(shù)的發(fā)展，循環(huán)流程圖（cpb）燃燒技術(shù)已成為一個(gè)開發(fā)出的新領(lǐng)域。隨著裝置的回歸，蕭液循環(huán)氧化燃燒系統(tǒng)的正常運(yùn)行是鍋爐安全運(yùn)行的先決條件。循環(huán)流暢流暢鍋爐的料循環(huán)系統(tǒng)由燃料泵、飛灰分離裝置和材料輸送裝置組成。將從樣品回送器中分離的固體回送器，通常稱為回料器。返回裝置是與鍋爐的燃燒效率和運(yùn)行調(diào)節(jié)有關(guān)的重要部件。當(dāng)運(yùn)行中反向裝置運(yùn)行不良且反向裝置停止時(shí)，嚴(yán)重影響了整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)排水溝的正常運(yùn)行。因此，為了避免由于設(shè)計(jì)原因引起的反向裝置的運(yùn)行錯(cuò)誤，應(yīng)研究反射器管的供應(yīng)流，并避免因反向裝置的運(yùn)行錯(cuò)誤。以U型返料器為研究對(duì)象,對(duì)返料器內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行數(shù)值模擬,分析返料過程中U型密封閥返料器的自平衡特性和返料風(fēng)速對(duì)返料量的影響.1物理模型的建立U型返料器屬于流動(dòng)密封閥返料器,是目前在循環(huán)流化床鍋爐中應(yīng)用最廣泛的物料回送裝置之一.它由1個(gè)帶溢流管的鼓泡流化床和立管組成,二者之間有1個(gè)隔板,采用空氣流化.流動(dòng)密封閥中的壓力略高于爐膛,從而可以防止?fàn)t膛內(nèi)的空氣流入立管.返料風(fēng)在返料器底部向返料閥內(nèi)充氣,以利于固體顆粒的流動(dòng).立管中固體顆粒的粒位高度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié),從而使其壓力變動(dòng)與通過流動(dòng)密封閥的壓降相平衡.數(shù)值模擬的物理模型如圖1所示.返料器本體寬度0.35m,返料器本體高度0.41m,中間隔板厚度0.05m,返料斜管長(zhǎng)度0.90m,立管直徑0.15m,立管高度1.00m.2數(shù)值模擬與結(jié)果分析2.1立管物料以移動(dòng)床狀態(tài)流動(dòng)時(shí)返料過程分析底部返料風(fēng)速0.10m/s,小于顆粒的臨界流化風(fēng)速0.25m/s,U型密封閥返料器中的物料將不能達(dá)到流化狀態(tài),而是以移動(dòng)床向下滑動(dòng),物料在返料器內(nèi)不斷堆積,當(dāng)形成一定高度的料封時(shí),返料器依靠料封形成的靜壓差克服分離器與爐膛之間的負(fù)壓差,壓力富裕量將作為固體顆粒向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力,使物料以一定的速度通過返料斜管溢流出返料器進(jìn)入爐膛.這就是立管內(nèi)物料以移動(dòng)床狀態(tài)流動(dòng)時(shí)返料器的返料過程.通過返料器立管物料入口空氣流動(dòng)和顆粒運(yùn)動(dòng)矢量圖(如圖2所示)可以觀察到立管內(nèi)顆粒移動(dòng)床流動(dòng)時(shí)顆粒的運(yùn)動(dòng)以及空氣的運(yùn)動(dòng):當(dāng)氣固兩相流未達(dá)到流態(tài)化狀態(tài)時(shí),物料將以移動(dòng)床狀態(tài)整體向下滑動(dòng),空氣相與顆粒相速度矢量方向大致相同,立管中的物料伴隨一定的空氣向下流動(dòng),所以此時(shí)的氣體反竄量很小.返料穩(wěn)定后返料器內(nèi)部濃度場(chǎng)等勢(shì)線如圖3所示.從圖3可以看出,在返料器立管內(nèi),物料濃度場(chǎng)均勻,固相體積分?jǐn)?shù)為0.602000左右.當(dāng)物料以移動(dòng)床狀態(tài)返料時(shí),回料閥最大傳遞物料量取決于立管的高度,更確切地說,取決于立管中物料的高度,此時(shí),管內(nèi)不允許出現(xiàn)氣泡或移動(dòng)床狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱骰矤顟B(tài),否則物料向下受阻.2.2質(zhì)量流量的日變化增大底部返料風(fēng)速,使其大于臨界流化風(fēng)速時(shí),立管內(nèi)物料開始由移動(dòng)床進(jìn)入流態(tài)化流動(dòng),和移動(dòng)床流動(dòng)方式相同,此時(shí)返料器會(huì)形成穩(wěn)定的壓力屏障——料封,使返料器的返料過程得以實(shí)現(xiàn);不同的是,返料器內(nèi)的濃度場(chǎng)等勢(shì)線開始呈現(xiàn)大范圍的不均勻性,如圖4所示.返料器底部固相體積分?jǐn)?shù)在0.200000到0.600000之間變化,進(jìn)出口質(zhì)量流量呈周期性波動(dòng),如圖5所示.這種波動(dòng)必然引起料封的高度周期性波動(dòng),進(jìn)而使立管內(nèi)靜壓也呈現(xiàn)周期性的波動(dòng),這種波動(dòng)現(xiàn)象與鼓泡流態(tài)化的流化特性有關(guān).同時(shí),從圖5可以看出:返料器在2.5s后開始,進(jìn)出口的質(zhì)量流量曲線都在同一平均值上下波動(dòng),表明這時(shí)候已經(jīng)正常返料,這個(gè)平均值可以看作是返料器長(zhǎng)期工作的返料量.出口質(zhì)量流量的變化隨著進(jìn)口質(zhì)量流量的變化而變化,波動(dòng)范圍較大.這是因?yàn)槌隹诜盗狭康淖兓粌H受進(jìn)口灰量變化的影響,還要受壓力變化的影響.在返料器運(yùn)行一定時(shí)間后(6.0s左右),質(zhì)量流量波動(dòng)趨于穩(wěn)定,波動(dòng)的時(shí)間步長(zhǎng)為1.0s,對(duì)整個(gè)循環(huán)流化床運(yùn)行來說,這種波動(dòng)在允許的波動(dòng)范圍之內(nèi),這種狀態(tài)下的返料是穩(wěn)定返料.2.3進(jìn)料量的影響在返料器立管內(nèi),物料以流態(tài)化狀態(tài)流動(dòng)時(shí),U型密封閥返料器內(nèi)部氣固兩相流是以鼓泡床狀態(tài)運(yùn)行的,這不可避免存在壓力波動(dòng).壓力的波動(dòng)會(huì)使進(jìn)入返料器的物料量發(fā)生波動(dòng),但是立管中固體顆粒的料位高度具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力,從而使其壓力變化和流動(dòng)密封閥的壓降相平衡.從圖5可以看出,返料器隨進(jìn)料量的波動(dòng)自動(dòng)調(diào)整返料量的變化過程,由于鼓泡和壓力波動(dòng),進(jìn)口流量增加,使料封增高,料層壓頭增大,出料動(dòng)力增加,出口流量跟隨增加.從A點(diǎn)到D點(diǎn),返料量大于進(jìn)料量,料封高度減小,左右料位壓差減小;返料量從C點(diǎn)開始減小,到D點(diǎn)時(shí),與進(jìn)料量相等;從D點(diǎn)到F點(diǎn)進(jìn)料量大于返料量,料封高度增加,盡管料層高度開始增加,物料由于慣性作用不會(huì)立刻增加;滯后一段時(shí)間到E點(diǎn)時(shí)返料量開始回升;在F點(diǎn)又與進(jìn)料量相等,此時(shí)的料封高度達(dá)到極大值,返料量繼續(xù)增加,大于進(jìn)料量,料層高度又開始降低,重復(fù)A點(diǎn)到F點(diǎn)的波動(dòng)過程.因整體進(jìn)料量和返料量在同一平均值上下波動(dòng),所以,返料器返料過程呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài).由于U型密封閥返料器在流化狀態(tài)具有自平衡特性,所以小的壓力波動(dòng)并不影響返料器連續(xù)穩(wěn)定的返料.2.4立管物料流態(tài)化流動(dòng)時(shí)培養(yǎng)特性圖6是返料量隨返料風(fēng)速變化的曲線,當(dāng)?shù)撞坎硷L(fēng)板面積確定,底部風(fēng)速的增大相當(dāng)于返料器的充氣量增大.從圖中可以看出:當(dāng)立管內(nèi)物料以流態(tài)化流動(dòng)時(shí),返料量隨充氣量先增大后減小;當(dāng)充氣量達(dá)到一定值后,繼續(xù)增加充氣量,返料量幾乎維持不變;當(dāng)物料開始流化時(shí),由于床層膨脹及回路的壓力關(guān)系,有一定的物料從出口室中流走,繼續(xù)增加風(fēng)量會(huì)使流走的物料量增加,但如果該室中完全流化,進(jìn)出的物料就基本上不受充氣量的影響,而取決于循外回路的壓力平衡.3回料量調(diào)節(jié)余度不影響回料量分散量的影響因素分析回料量調(diào)節(jié)余度不應(yīng)過立管中物料的流動(dòng)狀態(tài)主要有非流態(tài)化流動(dòng)和流態(tài)化流動(dòng)2種.采用非流態(tài)化流動(dòng),返料器內(nèi)物料接近堆積狀態(tài)存在,顆粒相濃度均勻,返料穩(wěn)定,空氣反竄量小,通過調(diào)節(jié)回料風(fēng)可調(diào)節(jié)回料量,調(diào)節(jié)余度較大,容易實(shí)現(xiàn)回料量的控制,但非流態(tài)化流動(dòng)狀態(tài)下立管中物料流速低