烟煤循环流化床锅炉燃烧数值模拟研究

针对1MWth循环流化床锅炉试验台设计,采用计算流体力学软件FLUENT6.3,对炉膛内有无脱硫剂分别进行了燃烧数值模拟。结果表明:加入脱硫剂炉膛内煤燃烧的温度比未加入脱硫剂炉膛温度低;脱硫剂的加入使炉内压力发生改变;组分O2摩尔分数在密相区较高,随高度的增加而在减小,在稀相区变化较均匀,在炉膛出口处氧气摩尔分数变化大,浓度很低,CO2摩尔分数和O2摩尔分数变化情况恰好相反。     

循环流化床锅炉炉膛内气固两相流的数值模拟

利用CFD软件Fluent,基于颗粒动力学理论的双流体模型对循环流化床锅炉(CFBB)炉膛内气固两相流的宏观流动特性进行了数值模拟。将炉膛压降沿轴向的分布规律与理论值对比,验证了本次数值模拟计算的准确性。通过定性与定量分析,得到炉膛内颗粒固含率呈中心高,边壁低的环-核流动结构及颗粒轴向速度中心处向上,边壁处向下的内循环流动形式。另外,改变操作气速与质量循环流率,沿轴向炉膛中下部区域及沿径向边壁区颗粒固含率分布的影响比较显著。同时,操作条件对颗粒轴向速度的影响都表现为中心区域颗粒向上速度变化的效果要显著于边壁处向下运动速度的变化。边壁处的气固两相流动规律还有待于进一步研究。     

440t/h循环流化床锅炉燃烧数值模拟研究

数值模拟是研究工程气固多相流中辅助试验方法的一种强有力的工具,本文采用数值模拟方法,对东锅DG440/13.7 -Ⅱ2型循环流化床锅炉的燃烧进行了研究,计算分析了炉内的流动、温度分布情况,对锅炉的优化设计和运行提供有益的指导.     

循环流化床惯性分离器内气固两相流动的数值模拟

对循环流化床锅炉气固分离器的研究手段进行了初步分析，提出采用脉动频谱随机轨道模型数值模拟Ｕ型和鳍片束惯性分离器内气固两相流的流动性特性，为深入研究分离器提供了一种有效的手段，计算结果表明，采用的方法较好地模拟了惯性分离器内气流动与颗粒的运动轨迹，计算的分级效率曲线与试验值较为吻合。     

循环流化床锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟

为研究旋风分离器内部气固两相流动的特征，本文应用FLUENT5.4.8软件对某厂50MW级别的旋风分离器内部气固两相流动进行了数值模拟，在此基础上，本文又分别对中心筒长度减半，变梯形入口为弧形引导入口，增加筒径的三种改进模型重新进行了计算，并得出了有用的结论，这些数值模拟的结果对新型旋风分离器的设计、运行和改造等均具有指导意义。     

130t/h循环流化床锅炉燃烧系统的数值模拟

在中国科学院工程热物理所已有的循环流化床数学模型程序及循环床内气-固两相流动等方面的研究成果基础上,建立了能正确描述循环流化床锅炉燃烧的整体数学模型。所建模型具有一些突出优点。首先模型强调了给煤及床料的宽筛分特性;其次,“小室模型”的采用,使得我们可以获得炉内任意位置上主要参数;细致考虑了煤的挥发分和焦炭燃烧等多方面的问题。应用此精细而又较强功能的模型对国产130t/h循环流化床锅炉设计工况的性能进行了预测,计算结果和设计数据吻合较好,获得了一些对设计者有用的结果,且对以后可能的改进设计和大型化设计奠定了基础。     

75 t/h电站循环流化床锅炉燃烧和污染物排放的数值模拟

以FLUENT软件为工具，运用数值模拟方法对75t/h电站循环流化床锅炉的炉内过程进行研究。计算和分析了炉内的温度分布，氧气、二氧化碳和一氧化碳的浓度分布，燃料颗粒的轨迹，氮氧化物(NOx)的排放。数值模拟的结果对循环流化床锅炉的设计和实际运行有一定的指导意义和参考价值。     

内循环流化床颗粒流动特性的直接数值模拟

内循环流化床是一种新型式的流化床，采用多风室非均匀布风实现床料颗粒的大尺度循环流动，从而增强了颗粒的横向混合。内循环流化床已应用于城市生活垃圾的焚烧制能，其燃烧速度、燃尽率及污染物排放优于传统的链条炉或鼓泡床。但是，目前设计的内循环流化床普遍较小，还不能满足城市垃圾的处理要求．根本原因在于对床内的气-固流动特性，特别是颗粒的运动规律没有深入的认识。内循环流化床内的气一固流动属于稠密的两相流，通过试验手段，如PIV、PDA也很难获得床内单个颗粒的运动特征。因此，采用前言的DEM(Discrete Element Method)模型对二维内循环流化床内的颗粒流动进行直接数值模拟．模拟结果表明非均匀布风内循环流化床内确实存在颗粒的大尺度循环流动。图4表1参5     

75t/h循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型,对75t/h循环流化床锅炉炉膛内气固流动特性进行数值模拟,得到沿炉膛高度颗粒速度和浓度的非均匀分布规律,证明其流动符合环-核结构。通过对不同粒径颗粒的模拟,得到不同粒径颗粒在75t/h循环流化床内的分布特性。     

增压导向式喷动流化床流动特性的数值模拟

采用双流体模型对增压导向式喷动流化床内喷动区和环形区气固运动速度和空隙率进行数值模拟。计算结果表明,喷动区颗粒速率在初始阶段急剧上升而气体速度则急剧下降,进入导向管后趋于平缓,而且颗粒加速程度不写系统压力有关,还形区气体速度在卷吸段增大,进入隔离流区后保持不变,而颗粒下降速度一直保持不变,喷动区的空隙率在卷吸段下降,进入导向管后又开始上升。     

大型循环流化床锅炉整体动静态数学模型的建模方法研究

提出了一种建立大型商用循环流化床锅炉动静态整体数学模型的方法。该方法在描述循环流化床悬浮段内气固流动特性时考虑了固体物料的宽筛分特性和“核心－环”流动结构，并详尽考虑了循环流化床锅炉内发生的诸如燃烧、传热、有害物质的生成和还原等主要物理化学过程。针对目前国内容量最大的引进410t/hPyroflow循环流化床锅炉，采用该方法对其整体性能进行了预测。     

燃用宽筛分煤循环流化床锅炉燃烧模拟计算

建立了循环流化床锅炉炉膛颗粒燃烧和脱硫反应模型。该模型考虑了炉膛下部为高颗粒浓度的密相区和上部为低颗粒浓度稀相区的特征,模拟计算给出了烟气温度,热流密度和各气体成分（Ｏ２,Ｃ２Ｏ,ＣＯ,Ｈ２Ｏ和Ｓ２Ｏ）的轴向分布,模拟计算结果的趋势是合理的。     

采用旋风分离技术改造第一代循环流化床锅炉

通过改造实例说明采用水冷旋风分离技术对第一代平面循环流化床锅炉进行改造的可行性和经济性     

循环流化床锅炉传热数学模型研究

在国内外研究的基础上,结合环－核结构的流动模型建立了循环流化床锅炉的传热数学模型。利用该模型对循环流化床锅炉的对流、辐射传热特性进行了仿真研究,并对结果进行分析。仿真结果表明,循环流化床锅炉的对流传热系数与截面平均颗粒体积份额有密切关系,而辐射传热系数与环形区内温度密切相关;循环流化床锅炉辐射传热占总传热的份额随炉膛高度的增加而增大．     

循环流化床锅炉炉内压降分布及物料粒径分布的计算

根据物料总体平衡建立了循环流化床锅炉炉内压降分布和物料粒径分布的数学模型 ,模型中考虑了颗粒破碎、磨损以及缩核对物料粒径分布变化的影响。作为循环流化床锅炉整体数学模型的基础 ,该模型不仅计算了所有物料的总体粒径分布 ,也计算了焦炭、石灰石和惰性床料单独的粒径分布。最后给出了炉内压降和不同位置处物料粒径分布的仿真结果 ,并对结果进行了分析     

煤泥循环流化床锅炉设计中的问题及对策

分析煤泥的特点,结合循环流化床技术的特性,指出纯烧煤泥存在的问题和循环流化床锅炉的解决对策。实践证明用循环流化床锅炉燃烧煤泥是合理可行的。     

循环流化床锅炉热力性能的模型研究

随着压力等级和容量的增加,循环流化床锅炉的性能预测受到重视。该文采用单颗粒物料循环精细模型和传热半经验模型对135MWe循环流化床锅炉的部分负荷性能进行了预测,并与实际运行结果进行比较。模型预测结果与实际值吻合颇好,表明该模型是可靠的。图5参13     

差速流化床密相区内流动特性的数值模拟

基于颗粒动力学理论,采用Fluent软件中标准k-ε方程模型和欧拉-欧拉双流体模型对差速流化床底部密相区内的气固两相流动过程进行了数值模拟,分析了内循环过程中颗粒速度和压力等流动特性参数的分布和变化规律,研究了主、副床风速对密相区流场的影响.结果表明:保持副床风速u2=1.5m/s不变,随着主床风速的增大,主床的时均颗粒体积分数降低,副床的时均颗粒体积分数升高,压力降方差和回流速度增大;保持主床风速u1=4.0m/s不变,随着副床风速的增大,回流速度减小,压力降方差先增大后减小,当副床风速为2.0m/s时气固两相流动最强烈.     

大型循环流化床锅炉中的传热

分析了典型的大型循环流化床锅炉炉膛传热数据及其相关参数关系.以12 MW、50MW和135 MW循环流化床锅炉为例,讨论大型循环流化床锅炉炉膛传热问题.此外,还讨论了炉膛悬吊受热面、汽/水冷旋风分离器、外置式换热器和尾部受热面的传热规律,并给出大型循环流化床锅炉传热系数计算的经验公式.图10表2参12