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3 六分离器循环物料分配特性
受限于锅炉尺寸和分离器效率,大型CFB锅炉通常采用多分离器设计。白马600MW CFB在炉膛左右对称布置有6个分离器。不均匀的气固两相流进入不同分离器后,有可能导致各分离器分离效率不一致,并最终导致循环物料分配不均匀。Hartge等在波兰235MW CFB锅炉上测得平行分布的两个分离器出口顶部流量并不相同。Kim等也发现某大型CFB锅炉对称分布的两个出口处磨损形态存在明显差异,间接说明出口流量并不均匀。气固两相流不均匀分布影响炉膛壁面的气固流动,将导致换热面不均匀换热、局部超温、不均匀燃烧和污染排放等诸多问题。因此,研究分离器循环物料分配特性是超临界循环流化床研发过程中的一项重要内容。图10示出了浙江大学基于东方600MW超临界CFB锅炉设计方案建立的模化试验台,用以研究该布置形式下六分离器回路的循环物料分配特性。
试验测量内容分为以下3个方面:1)采用光纤探针技术测量炉膛烟窗出口水平方向和水平烟道内纵向方向的颗粒速度和浓度分布,计算得到各分离器入口颗粒流率分布;2)测量六个分离器压降变化情况,分析判断颗粒流分布变化;3)利用设置在六条立管上的物料截止阀,根据积料法原理测量各回路的床料外循环流率。对测量得到的3方面数据进行比较分析,从各角度研究分离器循环物料分配特性。图11为同侧三分离器流动参数百分比分布的文献对比结果,其中文献中循环流化床的工况参数以及分离器结构尺寸虽然各不相同,但均采用了单侧三分离器非对称布置形式。由图可见,本试验的外循环流率分布与廖磊等和Yue等的六分离器试验结果规律一致,但是其外循环流率的分布偏差大于本试验结果。Guo等在一台单侧非对称布置三分离器300MW CFB锅炉上测量了冷态回料堆积高度,其结果显示中间回料阀的床料堆积量低于两边回料阀,其床料堆积量的百分比分布于本试验结果比较相似。
图12为600MW超临界CFB锅炉单侧三分离器压降分布图。由图可见,中间分离器压降明显低于两侧,说明中间分离器的循环流率低于两侧分离器,这与本试验结果吻合良好。
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