【摘 要】
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电站锅炉超低排放改造后,SCR氨逃逸造成下游空预器蓄热板表面产生硫酸氢铵(NH4HSO4,简称ABS)积灰,这类积灰不同于松散性积灰,其粘性极强,因此传统的飞灰沉积模型不适用于ABS粘结性积灰。此外,对于ABS粘结性积灰的实验研究多集中在ABS对飞灰颗粒的影响机理研究。因此,本文分别通过数值模拟和实验的方法研究了蓄热板表面的积灰特性,进而预测空预器运行时ABS积灰位置及积灰强度,对指导空预器有效吹
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电站锅炉超低排放改造后,SCR氨逃逸造成下游空预器蓄热板表面产生硫酸氢铵(NH4HSO4,简称ABS)积灰,这类积灰不同于松散性积灰,其粘性极强,因此传统的飞灰沉积模型不适用于ABS粘结性积灰。此外,对于ABS粘结性积灰的实验研究多集中在ABS对飞灰颗粒的影响机理研究。因此,本文分别通过数值模拟和实验的方法研究了蓄热板表面的积灰特性,进而预测空预器运行时ABS积灰位置及积灰强度,对指导空预器有效吹灰、减轻空预器ABS堵塞具有重要意义。本文首先构建了可预测蓄热板表面ABS粘结性积灰生长过程的沉积模型。结合ABS生成及沉积特性,确定了蓄热板表面ABS沉积区的温度区间;建立了烟气和飞灰颗粒的流动传热模型以及飞灰颗粒在蓄热板表面的碰撞与沉积模型;采用动网格模型来描述蓄热板表面积灰的生长过程;同时将模拟结果和文献结果对比,验证了积灰模型的准确性和可靠性。其次,本文以CU型蓄热板为研究对象,应用所构建的积灰模型进行数值模拟计算,分析了空预器旋转一周(80 s)后蓄热板间流场、温度场及蓄热板表面积灰强度、积灰概率等特征量,同时研究了入口烟气参数及入口飞灰颗粒参数对积灰特性的影响。结果表明,沿烟气流动方向,蓄热板z=1.25~2.05 m为ABS粘结性积灰区,积灰概率约为90%;z=0~1.25 m和z=2.05~2.30 m为松散性积灰区,积灰概率约为25%;A板和B板的ABS粘结性积灰强度分别是松散性积灰强度的4.98倍和3.68倍;入口烟气参数影响ABS粘结性积灰区域的位置,其中温度每升高10 K,ABS粘结性积灰区后移0.1 m;流速每增大1 m/s,ABS粘结性积灰区后移0.03 m;入口飞灰颗粒流量对松散性积灰和ABS粘结性积灰强度影响显著;入口飞灰颗粒粒径直接决定了蓄热板表面的积灰粒径分布。再次,本文搭建了小型模拟空预器实验台,配制了不同的实验灰样,研究了气体温度、气体流速、ABS-飞灰质量比及颗粒粒径等因素对蓄热板表面积灰特性的影响,并将实验结果与数值模拟结果进行了对比。结果表明,气体温度为420~493 K时,随温度升高,ABS积灰强度、ABS粘附率和飞灰颗粒中位粒径均逐渐增大;当T=493 K时,A板和B板的ABS粘附率达到最大,分别为31.7%和27.9%;随气体流速降低,总积灰强度、ABS积灰强度、ABS粘附率和ABS粘附率的增长率均增大,蓄热板表面总积灰强度促进ABS粘附率;随R值增大,ABS积灰强度、ABS粘附率显著增大;随颗粒粒径增大,ABS积灰强度减小,ABS粘附率降低显著;当飞灰颗粒粒径<30.8μm时,ABS粘附率接近60%;通过积灰强度无量纲值的对比,进一步验证了数值模拟的准确性。最后,本文结合某厂空预器堵塞现状,对其堵塞原因进行分析,并提出针对ABS堵塞的治理对策。结果表明,空预器ABS粘结性积灰主要出现在蓄热板中温段和冷端,同时对蓄热板造成严重的腐蚀,影响到空预器的安全高效运行;可以从控制ABS生成和减轻ABS粘附两方面治理空预器ABS堵塞。
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