六回路循环流化床锅炉回路中断时炉内固相分布数值模拟

以六回路超临界循环流化床(CFB)锅炉冷态模化试验台为研究对象,采用欧拉双流体模型和Gidaspow曳力模型,对超临界CFB锅炉回路中断时炉内固相体积分数变化规律进行了数值模拟。结果表明:回路中断前炉内轴向固相质量浓度呈近"S"型分布;单回路和异侧两回路中断后,炉内平均固相体积分数波动下降,最后趋于稳定;同侧两回路中断时,炉内平均固相体积分数基本呈直线型下降,最后趋于稳定;炉膛左右两侧平均固相体积分数下降趋势一致,但相差半个波动周期;同侧两回路中断时的波动周期明显大于异侧两回路中断时的波动周期。     

流化床气化炉气固两相流三维数值模拟

为了研究流化床内气固两相的流动特性,阐述了应用CFD软件Fluent进行流化床内气固两相流数值模拟的计算模型及数值方法,数值模拟选用双流体模型结合颗粒动力学进行流化床内三维的气固两相流模拟,并对数值模拟结果进行了分析.模拟结果表明,该计算模型能够研究流化床初始流化过程,分析某一瞬时颗粒轴向、径向固含率及速度场分布,研究单个气泡周围颗粒速度矢量.     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

流化床内沉浸管磨损特性的理论预测

基于气固两相双流体模型和颗粒动力学方法模拟流化床内气体和颗粒流动特性，采用单层能量耗散磨损模型模拟沉浸管的磨损率和亚网格尺度模型(SGS)模拟气相湍流流动，同时应用贴体坐标系使计算网格与沉浸管表面相吻合。模拟计算得到了沉浸管的瞬时磨损率和时均磨损率。数值模拟流化床内气固两相流体动力行为和沉浸管磨损特性。模拟计算结果表明沉浸管磨损受气泡尾涡及颗粒运动的直接影响。分析了沿沉浸管环向时均磨损率的变化规律。当沉浸管横向相对节距为2.0~3.0时磨损率达最大。数值模拟得到的流化床内构件磨损率与前人的实验结果和数值模拟相吻合。     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD 数值模拟

利用计算颗粒流体力学(CPFD)商业软件 BarracudaTM对工业循环流化床锅炉中的气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,通过模拟得到了炉膛从启动到稳定运行的动态变化过程。在气固流动方面,结果体现了循环流化床锅炉中炉内颗粒的整体流动形态和特性,并准确预测出磨损的发生位置;在燃烧方面,计算结果证明采用简化的煤燃烧机制是合理有效的,得到的炉膛温度分布和气体成分分布均与实际测试情况吻合。验证了利用 CPFD 手段预测循环流化床中气固流动和燃烧过程的潜力和可行性。     

应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟

利用计算颗粒流体力学(CPFD)商业软件BarracudaTM对工业循环流化床锅炉中的气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,通过模拟得到了炉膛从启动到稳定运行的动态变化过程。在气固流动方面,结果体现了循环流化床锅炉中炉内颗粒的整体流动形态和特性,并准确预测出磨损的发生位置;在燃烧方面,计算结果证明采用简化的煤燃烧机制是合理有效的,得到的炉膛温度分布和气体成分分布均与实际测试情况吻合。验证了利用CPFD手段预测循环流化床中气固流动和燃烧过程的潜力和可行性。     

流化床炉内颗粒混合的离散单元法数值模拟

为了更好地研究流化床内复杂的运动和颗粒间的混合情况,为流化床的设计及优化提供参考,采用欧拉–拉格朗日坐标系下的离散单元法软球模型在二维空间对单孔射流流化床内气固两相流动进行了数值模拟。其中颗粒相采用离散单元法,气相的计算采用SIMPLER算法,气固两相间遵循牛顿第三定律建立耦合模型,并用FORTRAN语言编程计算来实现。在假设不考虑传热、燃烧及颗粒转动的条件下,模拟得到了流化床内上下两层颗粒的运动和混合情况、气固两项的速度分布以及颗粒的浓度分布。模拟结果表明:由于受到空气射流的影响,流化床内存在强烈的颗粒返混和内循环现象。固体颗粒在横向和纵向都存在一定的浓度梯度,在空间中的碰撞次数分布也有不同,颗粒浓度高的地方颗粒碰撞和混合会更剧烈。     

阳泉二电厂W火焰锅炉燃烧数值试验研究

对W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、换热和气固两相湍流燃烧进行了全面的数值模拟,详细预报了几种工况下阳泉二电厂W火焰煤粉锅炉炉内气固两相流动、温度场分布及煤粉颗粒的燃烬情况等,以寻求最佳的燃烧工况。     

撞击流气化炉内气固两相流动与颗粒附壁沉积数值模拟

对多喷嘴对置式气化炉内复杂的气固两相流动与颗粒附壁沉积进行3D数值模拟。采用Realizable k-ε湍流模型计算炉内气相湍流流场,应用Euler-Lagrange模型模拟气固两相流动,颗粒轨迹跟踪采用随机轨道模型。根据液态排渣气化炉本身特点,描述炉壁熔渣流的形成过程,建立适用于液态排渣气化炉的颗粒附壁沉积模型,模拟结果与实验值吻合较好。模拟结果表明,数值模拟再现了撞击流气化炉内分区流动的情况;射流撞击使颗粒在气化炉内分布较为均匀,撞击中心和撞击流股区域浓度略高;颗粒在炉壁沉积基本覆盖整个气化炉,不存在局部积渣;当气化炉操作压力达到 4.0 MPa时,渣口气流夹带颗粒量有所提高,气流流速的增大而提高,颗粒停留时间缩短,影响碳转化率。