生物质锅炉中温受热面碱蒸气冷凝与飞灰黏附多重结渣模拟

生物质作为CO_(2)零排放的清洁可再生能源,在部分替代化石燃料用于燃烧发电的领域具有良好的应用价值。但生物质燃料普遍含有大量碱金属成分,在燃烧过程中易于以气相形式析出凝结在受热面形成有黏性的初始沉积层,强化壁面对烟气中飞灰颗粒的捕获,导致锅炉受热面结渣情况进一步恶化。针对以上问题,利用Factsage软件计算生物质锅炉中温过热器初始沉积层黏附特性,结合临界速度模型,建立综合考虑KCl冷凝-飞灰捕捉的受热面结渣综合模型;利用ANSYS FLUENT软件编写用户自定义函数(UDF),对生物质锅炉中温过热器受热面沾污行为进行模拟研究,并与现场采样结果对比验证模型准确性。结果表明,中温过热器区域的沉积速率与取样结果相吻合;壁面温度升高对飞灰碰撞效率影响较小,但抑制KCl冷凝导致总沉积量降低;烟气入口速度变化影响KCl冷凝和飞灰碰撞效率,大颗粒(50、80μm)碰撞效率随烟气速度增大而增大,而10μm小颗粒更易被粘性壁面捕获,导致沉积效率更高;相同烟气入口速度下,粒径50μm和80μm飞灰为主要沉积;总体上,碱蒸气冷凝在中温过热器区域结渣过程贡献显著,KCl直接冷凝在壁面的沉积质量占总沉积质量的5.41%,黏性沉积表面捕获飞灰颗粒沉积质量占19.24%。模型适用于生物质锅炉以中温过热器为代表的中温受热面(约700℃)积灰沾污预测。

生物质锅炉受热面飞灰黏性沉积模拟研究

针对生物质锅炉高温受热面熔融结渣问题,结合灰熔融特性数据,分区拟合求取黏附特征温度,基于临界沉积速度判据建立飞灰黏性沉积综合模型,模拟研究生物质锅炉高温受热面积灰特性。结果表明,粒径20~50μm小颗粒平均温度高,更易熔融产生黏性沉积,粒径50μm的飞灰沉积量最大;炉膛高温区域积灰由黏性沉积机制主导,高温过热器区域飞灰黏性沉积速率仅为实测值的10.5%,表明该区域存在其它沉积形式,黏性沉积不再主导。模型可用于预测高温受热面的生物质灰熔融结渣。