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     

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。     

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。     

鼓泡流化床气固两相流动特性的数值模拟

本文基于气固两相欧拉-欧拉双流体模型,对多孔布风鼓泡流化床内气固两相流流动特性进行了数值模拟,研究了床内压力分布,气泡的运动行为,以及气相和颗粒相速度的分布情况,并将模拟结果与相应实验数据进行比较。结果表明所用模型能较好的预测流化床内气固两相流的流动特性,模拟结果与实验结果吻合较好。     

流化床内不同密度颗粒流动特性的数值模拟

将计算流体力学和离散单元法相结合,在自行开发程序上对流化床内随机生成的密度服从正态分布的颗粒的流动特性进行数值模拟,得到了不同床层表观气速下床内颗粒的流化过程图、气相速度场以及不同密度颗粒的速度场、体积分数沿床高的分布和分离率.结果表明:在较小床层表观气速下,床内不同密度的颗粒会出现分离现象,并且颗粒的密度差越大,颗粒分离越明显,当增大床层表观气速后,颗粒间的分离程度减弱;小密度颗粒的速度大于大密度颗粒,颗粒间的密度差越大,颗粒间的速度差也越大.     

两相流动对流化床燃烧行为的影响

循环床锅炉沿床高的烟气浓度及燃烧份额分布测试结果证明,鼓泡流化床和循环流化床的重要差异表现为密相区燃烧行为的根本不同,由于床料平均粒径较低,循环床密相区的流动不同于鼓泡床,导致气固两相之间的传质阻力增加,从而影响燃烧反应,密相区的燃烧行为表现为欠氧。循环床锅炉沿床高乃至分离器都有燃烧反应发生,建立了考虑气固相间传质阻力的流化床密相区燃烧模型,并与实际循环流化床锅炉的测试数据比较,计算结果与测试值比较吻合。     

运行参数对粉煤流化床_PC_FB_密相燃烧区燃烧特性的影响

在一座0．3MW热输入的煤粉流化床燃烧（PC－FBC）试验台上,研究了煤粉在其密相燃烧区内的燃烧特性,文中用密相燃烧区内煤粉挥发份的释放率V^τ（％）,及其出口处煤灰的碳含量C（％）,来描述此特性,并研究了床温、氧浓度、流化速度、二次风率时V^τ（％）,C（％）的影响规律。研究表明,煤粉在密相燃烧区内释放57．4％－84％的挥发分和燃烧20％－30％左右的固定碳,释放40％－50％的发热量。     

循环流化床锅炉密相区内颗粒的横向扩散研究

以热粒子作为示踪粒子,用热电偶测量示踪粒子沿径向的变化,在长900mm、宽100mm、高5200mm的循环流化床密相区进行了颗粒的横向扩散的研究。循环流化床密相区内颗粒横向扩散可用一维扩散模型来描述,模型的计算结果与实验数据吻合很好。根据实验数据拟和得到颗粒的横向扩散系数Dsr,实验表明随着流化风速的增大和静止床高的增高,横向扩散系数Dsr增大;随颗粒粒径的增大,横向扩散系数Dsr减小。最后给出了以流化风速、静止床高和颗粒粒径为影响因素的横向扩散系数Dsr的经验式。     

内旋流流化床内颗粒流动特性的数值模拟研究

利用欧拉双流体模型对内旋流流化床内固体颗粒的流动特性进行数值模拟,模拟结果表明:内旋流流化床内气泡主要产生于高速风侧;非均匀布风和布风板倾角对床内颗粒流动特性有影响;内旋流流化床具备良好的横向和纵向扩散特性,有利于床内物料的强烈混合;模拟结果与实验结果符合较好。     

流化床密相区流动特性的数值模拟

流化床内气固两相流动一直是实验研究和数值模拟的热点。基于Eulerian双流体模型,本文建立了流化床内的气固两相流动模型,采用FLUENT软件对流化床密相区两相流动特性、床内气泡的产生运动和爆裂等特性进行了数值模拟。模型中,将颗粒相看作是连续介质,建立与气相相同形式的数学模型;采用了离散介质动力理论,引入颗粒温度来描述固相粘性应力,并用气固曳力进行气固两相耦合。模拟得到了气泡产生、运动和爆裂的变化过程,与实验结果相一致。采用不同的曳力模型对流化床稠密两相流动进行了模拟,与Kuipers实验对比,结果表明采用Gidaspow曳力模型描述流化床稠密两相流动特性更准确。     

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。     

稀疏气固两相流动中颗粒分离特性的数值模拟

针对循环流化床铁矿粉烧结技术中的关键问题,用数值模拟方法对不同密度床料颗粒在床内的分布进行了数值模拟。数值模拟将气相场和离散颗粒场分别用欧拉方法和拉格朗日方法进行处理,在每一时间步长内对气相场和离散颗粒场的相互作用进行耦合,得出了不同密度混合床料在循环流化床内的分离规律。数值模拟结果与国外相同研究的实验结果进行了对比,结果表明数值模拟结果具有较高的准确性。     

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。     

大型循环流化床锅炉固体颗粒流动及分布的数值模拟

对引进的４１０ｔ／ｈＰｙｒｏｆｌｏｗ商用循环流化床锅炉燃烧系统固体的流动过程及其分布特性进行了数字模拟,建立的流动模型采用小室模型模拟气固两相沿轴向的流动,采用“核心－环”流动结构模拟气固两相在径向的不均匀性,模拟时考虑了给料,固体颗粒磨损以及床料的宽筛分等特性,为引进大型商用循环流化床锅炉技术的消化吸收进行了初步的基础研究,并为进一步分析研究该循环流化床锅炉的整体特性奠定了基础。     

循环流化床内颗粒混合特性的数值模拟

为了更好地研究循环流化床内颗粒的混合行为和揭示颗粒的混合机理,将离散单元法和计算流体力学相结合,对床内颗粒的轴向混合与径向混合过程进行了数值模拟.从气体和颗粒运动速度的角度将轴向混合与径向混合结合起来,对床内颗粒的整体混合过程进行了分析,并采用颗粒特征浓度标准差对颗粒的混合程度进行了定量评价,通过数值模拟得到了床内气体的速度场、颗粒的速度场和体积分数分布.结果表明:颗粒与气体的速度分布趋势基本一致,床内呈现上部稀相下部密相;颗粒的轴向混合效果优于径向混合效果,增大流化风速有助于加速颗粒的混合,且颗粒轴向混合对流化风速的敏感性低于径向混合.     

300 MW单炉膛循环流化床锅炉二次风射程的数值模拟

针对大型循环流化床中二次风射流的特性,采用Fluent数值计算软件对300 MW单炉膛大型循环流化床锅炉炉膛进行了数值模拟,研究了二次风口高度、二次风射流角度、二次风风速、一次风风速和炉内颗粒浓度对二次风穿透性和气固两相混合的影响.结果表明:二次风射流深度随着一次风风速的增大和颗粒浓度的提高而减小;当二次风射流速度增大时,射流深度增加;二次风射流角度和二次风喷口位置也会影响二次风射流深度.     

CFB锅炉物料循环实现的条件

提出了大量物料参与循环是ＣＦＢ锅炉区别ＢＦＢ锅炉的主要特征的观点,讨论了ＣＦＢ锅炉物料循环实现的条件,并对国产ＣＦＢ锅炉出力不足的原因进行了分析。