冰丸侵彻高温熔融粘结灰过程的机理研究

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1、硕士学位论文冰丸侵彻高温熔融粘结灰过程的机理研究作者：李烨锋指导教师：朱曙光讲师南京理工大学2013年12月M．s．。issertati。nIIYI$11211111151M2111IIIIl3IIIIIl5lUlIl3[IIIIThestudyonmechanismofice-·pelletpenetratingthemoltenslagathightemperatureByLiYefengSupervised易y’ZhShguangb'upervtseclprofUuguang勿y_，^vNan

2、jingUniversityofScience&TechnologyDec，2013声明本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人己经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名：知形年弓月拥学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或

3、机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名：沙／驴年夕月摘要结渣是燃煤电站锅炉运行过程中最常见、最难解决的难题之一。结渣轻则增加传热热阻、降低锅炉热效率；重则导致机组降低负荷运行或者停炉，甚至发生恶性事故，造成人员伤亡。吹灰器的使用是目前解决锅炉结渣问题的主要途径，但现有的吹灰器存在着诸如受热面受损、吹灰介质耗量大、无法实现在线吹灰等缺陷。冰丸吹灰是一种新型的吹灰技术，它主要通过冰丸与灰渣之间的强大热应力来破坏灰渣的结构强度，

4、使之龟裂脱落。冰丸吹灰对受热面的损伤小，其吹灰介质(冰丸)来源充足，且可以实现在线吹灰，是一种极具发展潜力的除灰技术。冰丸除灰过程中，冰丸首先侵彻煤灰的熔融流动层，然后侵彻凝固底层，最终停留在凝固底层中冷却凝固底层使之产生热应力破坏。熔融流动层的非牛顿特性使冰丸的运动特性和熔融流动层的传热特性相互耦合，为了保证冰丸能够顺利穿过熔融流动层，有必要研究这个耦合过程。冰丸停留在凝固底层时，冰丸与凝固底层之间的大温差产生了较强的热应力。当冰丸连续发射时，热应力不断积累最终导致凝固底层龟裂、脱落。因此，冰丸与

5、凝固底层热应力破坏过程决定了冰丸吹灰效果的好坏。本文通过实验和数值模拟(VB模拟程序和ANSYS软件)相结合的方法，针对这两个过程的机理展开初步的探索性研究，主要做了以下三部分工作：(1)为了验证VB程序的可行性，本文pA29m的黄原胶溶液为研究对象，利用流变仪测定其在不同温度下的流变特性；采用PIV技术获得了冰丸侵彻黄原胶溶液过程的实验曲线。基于黄原胶溶液的流变特性，通过VB模拟程序对冰丸侵彻黄原胶溶液的过程进行数值模拟，并计算出冰丸的运动曲线。将数值结果和实验结果进行对比分析，验证了VB模拟程序

6、的精确性和可信度。(2)利用VB模拟程序模拟了冰丸侵彻灰渣熔融流动层的传热一运动耦合过程，计算出了冰丸在不同初速度下的运动曲线。经分析得到，当冰丸的初速度达至lJl60m／s以上时能够顺利地穿过熔融流动层，抵达凝固底层。(3)通过ANSYS对冰丸停留在凝固底层时的传热过程进行有限元分析，计算出了凝固底层的热应力分布。经分析，在O．5s时凝固底层与冰丸接触部分产生了50MPa以上的热应力强度破坏。关键词：冰丸吹灰，数值模拟，非牛顿流体，流变特性，侵彻，热应力△垒塑噬亟±迨塞AbstractSlaggi

7、ngisoneofthemostcommonandthemostdifficultproblemsduringtheoperatingprocessofthecoal—firedboilersinthermalpowerplants．Itnotonlyincreasesthethermalresistanceandreducestheboilersefficiency，butalsoishiddentroubleofmanysafetyaccidents．Theuseofsootblowersist

8、hemainwaytotheproblemofboilerslagging，whereastherearestillalotofdeficienciesduringusingthesetraditionalsootblowers，forinstancetheheatingsurfacedamage，muchconsumptionofsootblowingmediaanddisabilityofworkingonline．Ice-pelletsootblowingisa