大颗粒流化床上升管内两相流动的数值模拟

以欧拉双流体模型和两相流体动力学理论为基础,采用湍流模型对上升管内固液两相流流化过程中两相速度分布、流场特性以及局部压力变化进行了模拟.结果表明管内颗粒存在非定型团聚现象,并对液固管流流场进行了分析.颗粒团聚及破散运动是导致管内局部压力波动和液相能量变化的主要原因.在同一条件下,模拟结果能够与实验结果较好地吻合,为进一步研究多相流化床和优化设计提供了有力的依据.     

汽液固三相蒸发管内壁面磨损的数值模拟研究

应用STAR-CC莫拟软件和基于VOF模型基础上的Lagrange多相流模型,在流体入口速度为0.5～1.5m/s,系统固体颗粒体积分率为1%～8%的条件下,研究了汽液固三相循环流化床蒸发管内壁面处磨损率的轴向分布以及其随流体入口速度、固体颗粒体积含量和温度等操作参数的变化规律.结果表明:沿蒸发管轴向方向上,壁面处磨损...     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅰ)

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了较为详细的综合分析．通过分析发现：采用K－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用SIMPLE算法计算气相速度场．然后采用FSRT模型、Lagrange法计算颗粒场特性,是一种行之有效的数值模拟管内气固多相流动的方法．     

新型液固流化床粗煤泥分选与数值模拟

试验研究了一种变径和内置倾斜板的新型液固流化床的粗煤泥分选特性.与传统液固流化床相比,新型液固流化床强化了颗粒按密度分离.当要求精煤灰分为8.00%时,精煤产率相比传统液固流化床超出4个百分点,可能偏差(E_p)值降低约80 mg/cm~3.对新型分选机内部流场和颗粒受力进行了数值模拟,分析了新型液固流化床的强化分选机制.分选机直筒段和变径段流态为紊流,倾斜板间流态呈层流;颗粒在倾斜板间受垂直板面方向的升力作用,越靠近板面升力越大;变径段和倾斜板共同强化了颗粒分层,是新型液固流化床分选效果提高的根本原因.     

汽液固三相蒸发管内防除垢的数值模拟

假设汽液固三相循环流化床蒸发管内均匀覆盖一定厚度的硫酸钙结晶垢层,考虑垢层与流体间的耦合换热、管内流体泡核沸腾传热、汽液两相流体对垢层的剥蚀以及颗粒对垢层的碰撞磨损作用,初步建立了汽液固三相流系统防除垢的模型,并应用STAR-CCM+软件对其进行了数值模拟.结果表明,垢层表面温度和汽含率、污垢剥蚀速率以及颗粒对垢层的磨损速率都是影响汽液固三相蒸发管内防除垢的重要因素;增加表观流速和固体颗粒体积分数,可以降低垢层表面温度和汽含率、提高污垢剥蚀速率和磨损速率,进而可以强化蒸发管内的防除垢效果.     

起旋器对水平液固循环流化床颗粒分布的影响

建立了一套水平液固循环流化床颗粒分布测试系统,在循环流化床内加入局部起旋器,并利用CCD图像测量与数据处理系统对循环流化床内固相颗粒分布特性进行了研究.探讨了起旋器导叶包角、安装位置、液体流速以及轴向距离对水平循环流化床内固相颗粒分布的影响.实验结果表明:在水平液固循环流化床内安装导流叶片式局部起旋器,可以有效提高管路上部的颗粒浓度,改善固相浓度分布的不均匀程度.     

基于高速摄像技术的气力提升性能分析

采用高速摄像系统对提升管内三相流运动状态进行拍摄,深入研究气-固-液三相流提升性能随运行参数变化的规律,并基于图像处理方法对管内流场结构和固相运动特征进行分析。结果表明：随气量值变化,提升管内流型呈周期变换,依次为稀疏型泡状流-密集型泡状流-泡状搅拌流-混合搅拌流-稀疏型泡状流,其中泡状搅拌流更利于固体颗粒的提升;相同气量值下,气力提升系统排固量、排液量和提升效率随淹没率的升高呈先增加后减小趋势;同工况下进气量对系统提升性能的影响大于淹没率,且存在最佳气量值使得系统提升效率最高;当气量值较低时,管内颗粒浓度低且多集中于管壁位置,随气量值增大颗粒向管中心运动,且此处颗粒运动速度和浓度值均较高;此外,随着进气量的变化,提升管内交替出现气-液两相流与气-液-固三相流,并且气量值的变化直接影响管内颗粒分布及其运动状态;与单颗粒相比,群颗粒作用下系统提升性能较高,且不同径向位置的颗粒速度并不对称于提升管中心线。     

液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在液固循环流化床(LSCFB)内,分别以水、玻璃珠为液相和固相,应用2种不同结构的分布器,在室温常压下,考察了分布器结构对预分布器区及换热管内流体动力学的影响。利用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,选用欧拉模型(Eulerian),系统研究了不同分布器结构和不同表观液速对换热器的预分布器区固体颗粒和局部液体速度径向分布的影响。模拟结果表明:应用变孔径预分布器与均匀孔径预分布器相比,变孔径预分布器能更好地改善固体颗粒和局部液体径向速度分布的均匀性;在低表观液速下,固含率径向分布的计算值与实验值吻合良好,误差随表观液速增大而增大。     

变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响．实验结果表明：在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀．结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考．     

变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响.实验结果表明:在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀.结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考.     

循环流化床锅炉中灰颗粒的演化特征

循环流化床(CFB)锅炉炉内的燃烧及传热与炉内床料的状态密切相关,而炉内床料主要是由燃煤含有的矿物组分经过燃烧、爆裂和磨耗过程形成的。对多家循环流化床电站锅炉选用煤种和不同部位的灰进行取样,使用可视化显微仪,获取了粒度分布和灰颗粒的微观形貌特征。根据循环流化床锅炉内灰颗粒的机械强度和耐磨性能的不同,将灰颗粒归为三类不同性质的灰,以此为基点,分别采用固定床燃烧后冷态振动筛分的方法和流化床实验台热态流化后筛分的方法,对比分析了灰颗粒在燃烧过程中的演化特征。结果表明:三类灰颗粒在不同的燃烧温度和时间的演化过程存在明显的不同。从而对循环流化床中的床料粒径分布的确定提供了理论依据。     

液固循环流化床换热器中颗粒分布板分布性能的实验研究

设计了两种用于液固循环流化床换热器中的颗粒分布板,利用CCD图形采集与处理系统对液固循环流化床中的两相流动特性进行了研究.讨论了有无分布板、分布板开孔率、安装高度及操作条件对颗粒分布的影响.实验结果表明:在换热器下管箱安装颗粒分布板,当循环流速较高时,能有效的改善固体颗粒在床层中的不均匀分布;分布板的开孔率越小,固体颗粒径向分布的不均匀度越小,但床层颗粒浓度也变小;随着循环液速的增加,粒径的减小以及颗粒加入量的增加都会减小颗粒径向分布的不均匀度.     

循环流化床锅炉模糊控制系统设计

循环流化床锅炉是一个分布参数、非线性、时变、大滞后、多变量紧密耦合的被控对象，常规控制方法难以取得理想的控制效果。结合循环流化床锅炉动态数学模型，提出采用模糊控制和广义预测控制相结合的新控制思路。针对床温和主汽压的强耦合，设计了基于广义预测控制的指导系统，实现了床温和主汽压的解耦协调控制。该控制系统有效地解决了循环流化床锅炉控制中的难点问题，取得了满意的控制效果。     

Numerical simulation of dense particle-gas two-phase flow using the minimal potential energy principle

A simulation method of dense particle-gas two-phase flow has been developed. The binding force is introduced to present the impact of particle clustering and its expression is deduced according to the principle of minimal potential energy. The cluster collision, break-up and coalescence models are proposed based on the assumption that the particle cluster are treated as one discrete phase. These models are used to numerically study the two-phase flow field in a circulating fluidized bed （CFB）. Detailed results of the cluster structure, cluster size, particle volume fraction, gas velocity, and particle velocity are obtained. The correlation between the simulation results and experimental data justifies that these models and algorithm are reasonable, and can be used to efficiently study the dense particle-gas two-phase flow.     

油页岩循环流化床炉膛内燃烧过程数值模拟

针对1 MWTH循环流化床锅炉试验台设计,采用计算流体力学软件FLUENT6.3,对炉膛内流动、传热及燃烧进行数值模拟,对设计工况性能进行预测.结果表明:油页岩颗粒运动符合循环流化床锅炉"环一核"运动;油页岩颗粒在床层内不能燃尽,大部分挥发分在稀相区内燃烧,所以设计燃用油页岩循环流化床锅炉时,应适当增加炉膛高度并相应多布置些受热面.     

440 t/h循环流化床锅炉存在问题与对策

针对440 t/h循环流化床锅炉运行中的故障问题,提出了对原设计的修改方案,可解决播煤风风量低、锅炉床温低、冷渣器及气力输送系统存在的问题,对提高循环流化床锅炉的运行效率有重要意义.     

循环流化床提升管中团聚物的结构及发展过程

为了研究循环流化床提升管内颗粒团聚的形成与解体机理,采用高速摄像技术捕获了Geldart B类颗粒在循环流化床提升管内团聚物的形成、长大和解体的动态演化过程. 利用图像处理技术获得不同操作条件下团聚物的形状、尺寸及其从形成到解体的发展过程. 结果表明,在循环流化床复杂气流的作用下,不同空间位置上团聚物的形成情况不同,边壁区较中心区多,底部密相区较上部稀相区多; 床内团聚物形态各异,大致可分为U形、倒U形、中心带状、贴壁条状、彗星形、致密球形、双核形等,其中彗星形、致密球形、双核形团聚物在运动过程中会相互转变; 在提升管中心区多为向上运动的倒U形和彗星形团聚物,而在提升管边壁区多为向下运动的U形和贴壁条状团聚物,且团聚物存在横向迁移的现象.     

循环流化床外置换热器壁温偏差改进措施

为了解决660 MW超超临界循环流化床锅炉外置换热器中受热面的壁温偏差问题,通过数值计算,复现600 MW超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温分布,并将该方法应用到相同尺寸的超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温计算中. 通过对边壁区域3片管屏工质节流,从工质侧解决超超临界循环流化床锅炉外置换热器壁温偏差问题,使受热面计算壁温偏差控制在30°C以内,实现受热面管材安全运行. 通过冷态试验,发现颗粒侧传热系数沿外置换热器宽度方向呈现马鞍形的双峰分布,传热系数最大值出现在距离边壁约0.2倍宽度范围内,通过调整边壁区域气体速度可以提高该区域的传热系数,为运行过程减缓局部偏差提供参考.     

循环流化床锅炉灰渣对混凝土强度的影响

以利废为目的,进行循环流化床锅炉灰渣对混凝土强度影响的研究.结果表明：单掺循环流化床锅炉炉渣对混凝土强度不利,且间接冷却炉渣对混凝土强度的影响小于直接冷却炉渣;双掺循环流化床锅炉灰渣可使混凝土强度得以改善,且随循环流化床锅炉灰渣掺量的增加,混凝土的强度总体仍呈下降趋势,掺量在25%以内变化的灰渣对混凝土抗折强度的影响明显小于对抗压强度的影响.