卧式循环流化床床内对流传热实验研究

卧式循环流化床床内对流传热实验研究

黄润华

（广州市国际工程咨询公司510000）

摘要：本文针对卧式循环流化床技术，恢复并部分重建了卧式循环流化床气固实验台。根据热平衡原理，自行设计了传热探针。在实验台上用传热探针测量了冷态条件下dp=87、174μm的玻璃微珠在主燃室、副燃室及燃尽室的单管传热及壁面传热的传热系数，传热系数在主燃室密相区单管实验约116~186W/（K•m2），壁面实验约106~165W/（K•m2），稀相区单管实验约55~65W/（K•m2），壁面实验约70~80W/（K•m2），在副燃室单管实验约45~55W/（K•m2），壁面实验约55~75W/（K•m2），在燃尽室单管实验约36~45W/（K•m2），壁面实验约45~70W/（K•m2）。实验发现风速对传热系数的影响较小，而物料浓度及粒径对传热系数有较大影响，并对比了三个燃烧室共四个测点的传热系数的相对大小（单管实验为4.0：1.5：1.3：1，壁面实验为1.8：1.2：1.1：1）及总结出传热系数与风速、浓度、粒径的经验公式。

本文的实验结果可供卧式循环流化床的热力计算参考。

关键词：卧式循环流化床；过热器；水冷壁；传热

1.引言

为将循环流化燃烧方式小型化，提出了“多流程反应器卧式循环流态化（简称HCFB，horizontalcirculatingfluidizedbed）”技术，其运行热效率与立式循环流化床相当，但相对于层燃燃烧可提高10%～20%[1-3]，实现了循环流化床技术的小型化，降低了炉膛高度，从而适用于蒸发量35t/h以下的工业锅炉以及焙烧等设备[4]本文对带过热器的卧式循环流化床内的传热特性进行详细研究，从而为卧式循环流化床的设计与运行提供依据。

2.实验系统及实验方案介绍

2.1实验台设计

卧式循环床气固流动实验台如下图1所示。

实验台主体包括：布风板、主燃室、副燃室、燃尽室、漩涡分离器、二级回料装置和一级回料装置。

2.2测量仪器简介

掠单管气固换热探针使用电加热棒在管内作为恒热源加热换热管。

3.气固横掠单管传热实验与分析

3.1实验测量数据

实验测得数据如图2所示。

3.2经验公式拟合

把传热系数对风速、物料粒径、浓度三个变量做回归拟合得到经验公式（2-2）。

4.结论

在冷态模化实验装置上，利用自制的传热探针测试了卧式循环流化床内的气固换热特性，得到以下结论：

1）对于横掠单管，风速对传热系数的影响不大，有较小的正相关。而物料浓度及物料粒径对传热系数的影响较大。

2）对于壁面与单管换热实验类似，风速对壁面传热系数的影响不明显，正相关性更小。同时物料粒径的影响更为显著，体现为粒径增大，传热系数减小。如各图所示，87μm的物料传热系数比174μm的约大了10%到40%。。

3）单管实验与壁面实验主燃室密相区、稀相区、副燃室和燃尽室的传热系数比例分别为4.04：1.46：1.26：1及1.83：1.18：1.06：1。

参考文献

[1]勾宏图，张衍国.节能环保型卧式循环流化床锅炉技术.节能与环保，2008，（8）：29-30.

[2]张衍国，李清海，蒙爱红，康建斌，王兆军，于培锋.一种多流程循环流化床锅炉.中国专利，ZL201010110352.4，2011.

[3]张衍国，姚忠建，李清海，陈勇.一种卧式循环流化床燃烧设备及其循环燃烧方法.中国专利，ZL200510126362.6，2008.

[4]别舒，王兆军，李清海，张衍国.石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究.稀有金属，2010，34（2）：291-297.

[5]吴荣.卧式循环流化床内部颗粒浓度分布研究：[硕士学位论文].清华大学，2009.