δ——灰層厚度,m;
ε0、B——特定煤種的表面灰層結構參數;
Cf——環境氧濃度,mol/ m3;
D0——氣體在灰層中的分子擴散系數,m2/s。
循環流化床的燃燒是低溫燃燒,焦炭的燃燒主要以擴散燃燒為主。從式(1)中可看出,焦炭燃盡時間(τ)與環境氧濃度(Cf)成反比關系。高海拔、低氣壓將使環境氧濃度降低,如果不考慮煤質和其它因素的影響,高海拔、低氣壓將使焦炭燃盡時間延長。也就是說,高海拔、低氣壓最終將使煤粒燃盡時間延長。因此,在燃用相同煤種的情況下,高海拔地區的循環流化床鍋爐要獲得與平原地區循環流化床鍋爐相同的燃燒效率,只有提高循環倍率或提高爐膛高度。對于高揮發份的褐煤而言,由于其揮發份大量析出造成焦炭的多孔性,使物性參數得以改善,有助于縮短燃盡時間,這樣就使得鍋爐燃燒效率得以部分彌補。爐膛高度不需按大氣壓力成比例地增加。
三、對流化床內煤粒破碎特性的影響
高海拔、低氣壓對爐內煤粒破碎特性無明顯影響。
四、對流化床內煤粒磨損特性的影響
在流化床內,煤粒因燃燒而在其表面有一灰殼生成,脫硫劑也會在其外表面形成一個脫硫產物層,因此會影響燃燒的進一步進行和脫硫劑的有效性,從這個意義上講,流化床內煤粒的磨損有利于燃燒和脫硫反應的進行。同時,磨損產生的細粒子可燃物揚析損失,也會導致燃燒效率的降低。
根據文獻[1]介紹,對于低灰份煤(Aar<20%),磨損速率可用近似公式表示為:
Ra=2.33×10-8(u0-umf)1.2C0.8[exp-(6.2×10-4τ)+0.3]--------(2)
Ra——磨損速率,kg/s;
(u0-umf) ——剩余氣速,m/s;
C——顆粒濃度,kg/m3;
τ——磨損時間,s。
從式(2)中可以看出,磨損速率與顆粒濃度(C0.8)有關。在相同的循環倍率和流化速度下,高海拔、低氣壓必然使爐膛截面增大,爐膛容積增加,空隙率增加,平均顆粒濃度降低,使磨損速率下降。這樣,一方面使焦炭燃燒速度和脫硫效率降低,另一方面使細粒子可燃物揚析損失減少。高揮發份褐煤燃燒過程中產生大量的細顆粒,造成剩余氣速減小,將進一步減緩磨損作用。所以,為增強磨損作用,提高燃燒效率和脫硫效率,高海拔地區的循環流化床鍋爐應選取較高的循環倍率和流化速度。
五、對流化床內流體動力特性的影響
①在高海拔、低氣壓條件下,流體密度減小,空隙率增加,多相流的表觀粘度減小,使流體在同一風速下對顆粒的曳力減小,并使燃料層達到一定的流化狀態所需的流速增加。這可從文獻[1]中推薦的燃料層能夠保持穩定的臨界雷諾數經驗公式中分析得出:
Recr1=Ar/(1400+5.38Ar0.5)-------(3)
式中,阿基米德數:Ar=dp3 (ρp-ρg)g/ρgυ2,------(4)
其中dp、ρg、ρp、υ分別為顆粒平均尺寸、煙氣密度、顆粒真密度、氣體運動粘度。
對于循環流化床而言,由于ρp>>ρg, (ρp-ρg) ≈ρp ,于是式(4)可簡化為:
Ar=dp3ρpg/ρgυ2-------(5)
根據文獻2介紹,氣體動力粘度與壓力無關,而且:
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