「論文推薦」大型燃煤鍋爐內輻射熵產及輻射㶲試驗研究

熵產是由什麼引起的

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華中科技大學婁春教授團隊提出了一種基於輻射反問題求解的大型爐膛內輻射熵產、熵產數、輻射㶲的試驗測量方法，利用CCD相機獲取爐膛火焰影象，透過輻射傳遞反問題求解獲得大型燃煤鍋爐內溫度分佈及輻射特性引數，帶入輻射熵產模型中獲得燃燒介質及壁面的輻射熵產，並在一臺200 MW發電機組的670 t/h亞臨界燃煤鍋爐開始試驗，對同一負荷工況下不同爐膛高度的試驗結果進行爐內輻射傳熱分析。

作者

李 智，張仲儂，婁 春

作者單位

華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室

摘要

為了研究燃煤爐膛內輻射傳熱效率，達到節約能源，降低汙染物排放的目的，提出一種大型爐膛內輻射熵產及輻射㶲的試驗測量方法，並應用於一臺200 MW發電機組的670 t/h燃煤鍋爐上。透過在鍋爐上安裝CCD相機獲取爐內輻射影象，基於輻射反問題求解方法重建爐膛底部、燃燒器區域及爐膛出口3個截面的爐內溫度分佈及輻射特性，進而獲得爐內煤粉燃燒介質和水冷壁的輻射熵產、輻射熵產數及輻射㶲，並分析了爐內溫度分佈的均勻性及壁面輻射熱流對燃煤鍋爐內輻射熵產和輻射㶲的影響。

結果表明，隨著燃煤鍋爐內溫度分佈均方差增大，煤粉燃燒介質吸收、發射及散射過程的不可逆性增大，輻射傳熱效率越低，燃燒介質產生的輻射熵產從419 W/K增至629 W/K，輻射熵產數從0。048增至0。067；隨著水冷壁面熱流增大，水冷壁面輻射傳熱過程的不可逆性增大，輻射傳熱效率降低，水冷壁產生的輻射熵產從1。566 kW/K增至4。575 kW/K，輻射熵產數從0。258增大至0。346；在燃煤鍋爐的燃燒器區域，由於燃燒溫度相對最高，其輻射換熱過程相對最劇烈，有用功相對最多，因而輻射㶲相對最大；而對於溫度相對最低的爐膛出口區域，其輻射換熱過程相對最弱，有用功相對最少，因而輻射㶲相對最小。由此可見，對於實際爐膛而言，提高爐膛內溫度場的均勻性，尤其是提高爐膛燃燒器區域內溫度場的均勻性，對於提高燃煤爐膛輻射傳熱效率具有重要的意義。

文中插圖

圖1 燃煤鍋爐爐膛及試驗裝置

圖2 3個截面下爐內溫度分佈和區域性輻射熵產分佈

圖3 3個截面爐內輻射熵產、溫度均方差和水冷壁輻射熱流

圖4 3個截面爐內輻射熵產數、溫度均方差和水冷壁輻射熱流

圖5 3個截面下的爐內輻射㶲

結論

1）基於大型燃煤鍋爐內溫度分佈及輻射特性重建結果及輻射熵產計算模型，提出一種大型爐膛內輻射熵產、熵產數、輻射㶲的試驗測量方法。

2）隨著燃煤鍋爐內溫度分佈均方差增大，煤粉燃燒介質吸收、發射及散射過程的不可逆性增大，輻射傳熱效率降低，產生的輻射熵產數從419 W/K增至629 W/K，輻射熵產數從0。048增至0。067；隨著水冷壁面熱流從增大，水冷壁面輻射傳熱過程的不可逆性增大，輻射傳熱效率降低，其產生的輻射熵產從1。566 kW/K增至4。575 kW/K，輻射熵產數從0。258增至0。346。

3）在燃煤鍋爐的燃燒器區域，由於燃燒溫度相對最高，其輻射換熱過程最為劇烈，有用功最多，因而輻射㶲最大；而對於溫度相對最低的爐膛出口區域，其輻射換熱過程相對最弱，有用功相對最少，因而輻射㶲相對最小。

4）對於大型燃煤鍋爐的實際執行，可透過提高爐膛溫度分佈的均勻性，尤其是燃燒器區域溫度分佈的均勻性，達到提高爐膛的輻射換熱效率，減少有用功損失的目的。

引文格式

李智，張仲儂，婁春。大型燃煤鍋爐內輻射熵產及輻射㶲試驗研究［J］。潔淨煤技術，2019，25（3）：88-93。

LI Zhi，ZHANG Zhongnong，LOU Chun。Experimental investigation on radiative entropy generation and radiative exergy in a large coal-fired boiler［J］。Clean Coal Technology，2019，25（3）：88-93。

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