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循环流化床锅炉水冷壁受热面磨损不停炉测厚的试验研究

金亿冠尚品优选    2020-07-04    613

热物理量测量方法的开发对于燃烧过程研究具有重要意义,本文工作包括两大部分:

第一部分通过镀膜式传感器的开发,研究了循环流化床传热和磨损特性;

第二部分应用CCD摄象机进行了火焰可视化和温度场测量方法的研究。

利用镍金属的良好的温度电阻特性,采用磁控溅射工艺,开发了镀膜式瞬态热流传感器,并建立了计算机数据采集系统,理论分析表明测量精度达0.00381℃;通过数值模拟和动态响应测试表明,测量系统具有至少39Hz的响应速度,系统能够满足循环流化床瞬态热流测量的要求。

在循环流化床冷态实验台实验获得了密相区和稀相区各种工况下的瞬态传热系数时间序列,测量结果表明,循环流化床密相区传热强度大,信号脉动剧烈,而稀相区传热强度相对较小,信号脉动较微弱;当风速较低时,密相区的传热信号周期较强,而稀相区传热信号的随机性表现相对强得多;

随着风速的提高,密相区的传热信号素乱程度越来越强,其频谱转变为宽带频谱。引入混沌理论的嵌入变换理论对获得的循环流化床瞬态传热时间序列进行了分析,首次给出了嵌入空间吸引子的物理意义和瞬态传热嵌入吸引子运行轨道示意图,给循环流化床中颗粒相与气相与受热面的作用过程作出完整的描述,对循环流化床内颗粒相与相对瞬态传热过程的作用形成了新的理解。

利用与镀膜式瞬态热流传感器类似的方法,采用NiCr作 为镀膜材料,开发了镀膜式磨损传感器,为实验室中材料磨损率的快速测定提供了--种新的手段。

通过对循环流化床内密相区模拟水平埋管、转折角、悬浮段和顶棚磨损试验表明,水平埋管磨损的周向分布存在明显差异,迎风面的磨损明显强于背风面,依据磨损量增长曲线可将埋管分为三个不同的磨损区域;循环床内悬浮空间受热面磨损主要以冲刷磨损为主,循环流化床内转折角的存在改变了床内边壁区的颗粒流的方向,使磨损问题加剧,风速和床料粒径也是影响转折角磨损的主要因素;悬浮段的磨损情况相对较轻,只有在下部过渡段受到密相区颗粒的冲刷其磨损才较大:顶棚受热面由于受到出口气流的冲刷,表现出了较高的磨损率;试验中还发现炉膛出口结构对顶棚的磨损分布有影响;本文还比较了在循环床炉膛出口加装U-Beam前后的磨损情况。

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