循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD数值模拟

CPFD数值计算方法可有效解决三维空间内连续流体和大量颗粒的耦合计算问题,利用该方法模拟研究了某热电厂循环流化床锅炉炉膛内的气固流动特性,采用Wen Yu-Ergun模型,得到炉膛的压力轴向分布与实际测试结果吻合;在此基础上分析颗粒的粒径、浓度和速度沿轴向和径向的分布规律,得到了炉内颗粒的流态化流动形态和动力学特性。模拟结果可为以后的锅炉运行提供实际指导经验。     

矩形平壁循环流化床冷态流动特性研究

在循环流化床冷态试验台架上,以空气为流化介质,砂子（０．１￣０．４５ｍｍ）为床料,采用反射式光导纤维探针,分别测定了铅轴向和径向的颗粒浓度分布,特别是考察了矩形截面循环床边角对气固两相流动的影响,对径向颗粒浓度分布的影响,考察了壁面附近的气固流动。引入了时序分析方法对采样数据建立了参数模型。实验结果对加深循环流化床内气固两相流动的理解具有重要意义。     

循环流化床回料阀内气固两相流的实验研究

对循环流化床回料阀内的气固两相流动进行了冷态实验及数值模拟。根据循环流化床回料阀内的气固两相流的特点,选用欧拉模型对回料阀中的流动进行模拟,分析了回料阀内压力场、气相和固相流场结构。研究表明:立管压差与立管内的物料堆积高度成正比;回料阀内气、固两相流场结构相似;配料室内空隙率分布在0.45~0.55之间,输送室内空隙率大部分分布在0.65~0.9之间;气相速度分布对回料阀内空隙率分布有重要影响,速度较大的区域空隙率较大,反之亦然。     

基于颗粒多尺度的循环流化床整体模型

操作和控制循环流化床需要一个准确、实时的动态模型去描述和量化其过程。根据炉膛颗粒的流动情况及返料系统中的立管模型,提出了由炉膛压力分布模型和立管模型耦合的基于颗粒多尺度的循环流化床锅炉整体模型。此模型只要输入立管密相区两点压力降和表观气速与流化床几何及物性参数,可获得炉膛的轴向压力分布。其中由获得循环回料量的立管模型与以包括"簇团"的多尺度颗粒为研究对象创立宏观的一维流动炉膛模型有效结合,模拟出炉膛的轴向压力分布。模型的结果与实验结果有很好的一致性,可以有效对炉膛轴向方向的压力分布进行预测,模型具有很好的推广前景。     

基于CPFD法的循环流化床锅炉燃烧优化模拟

针对某循环流化床锅炉运行中存在返料系统与旋风分离器效果差等问题,采用CPFD数值模拟法讨论床料粒径大小和给煤偏置的设置对锅炉稳燃及旋风分离器失衡问题的影响.结果表明:颗粒粒径过大时炉膛内易结渣、流化效果不良且内循环不佳,无法形成良好的稀密相分布.同时煤粉粒径对炉内燃烧影响显著,因煤粉对床料颗粒夹带量不同,粒径越大的床料颗粒煤粉对其夹带能力越小,导致上部稀相区温度偏高.研究得出调整给煤设置参数是保证锅炉稳燃,同时解决左右旋风分离器不平衡的有效措施.其中最佳给煤偏置为左、中、右分别为1.93、2.93和3.93 kg/s.     

循环流化床锅炉物料浓度分布的影响因素分析

循环流化床(CFB)锅炉炉膛物料浓度分布直接影响炉膛内的传热特性和锅炉负荷。基于CFB锅炉炉膛内气固两相流动特性,建立了密相区以上区域的物料浓度数学计算模型。以1台1 060 t/h CFB锅炉为研究对象,数值计算分析不同煤种、给煤粒度分布、流化风速、分离器效率及床压降对炉膛物料浓度分布的影响,计算分析结果表明,CFB锅炉运行中,针对不同煤质,可以通过优化给煤粒度分布和床压降来调节炉膛上部的物料浓度分布,低挥发分煤种的给煤粒度分布中细颗粒的比例要大一些。分离器性能越好,床质量越好,在相同的流化风速和床压降下,炉膛出口处物料浓度随d50、d99的减小而增大。     

生物质循环流化床气化系统返料研究

通过分析生物质循环流化床气化系统循环回路压力平衡和流动密封阀的正常工作条件显示,在循环回路中,立管负责把固体颗粒由低压区送至高压区,起着重要的压力平衡作用;立管内循环颗粒形成一定高度的料柱和回送风量,使回料阀内物料达到完全流化状态是返料装置正常工作的必要条件。在此基础上进行了返料对主流化床的影响试验。试验结果表明,返料装置的运行使主流化床内密相区温度较为稳定,且沿床高方向温度分布较为均匀;返料后,主流化床内物料的流化性能明显改善。     

压力分布对选择性流化床冷渣器物料流动及物料量的影响

以410 t/hCFB锅炉为研究对象,在分析"选择性流化床冷渣器-炉膛"系统压力分布特性的基础上,研究了压力分布特性对该种冷渣器物料流动及物料量的影响规律.结果发现:"冷渣器-炉膛"系统的压力分布特性对冷渣器物料平衡有重要影响.在稳定运行时,选择室的床层压降都小于另外3室,即选择室的床料量(或炉渣量)会小于其它3室;由于排渣的作用,冷渣器排渣室的床料量略少于中间2个冷却室;随着炉膛或冷渣器流化风速的增大,冷渣器内的床料量都将降低;炉膛和选择性流化床冷渣器之间是一种复杂的串并联关系,这使炉膛与冷渣器各室之间的气固流动参数相互制约,底渣流动的可控性较差.     

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。     

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。     

循环流化床冷态流动特性的试验研究

研究了循环流化床气固两相流动在轴向的宏观流体动力特性,采用计算机数据采集系统测量不同工况下沿主床高度上的压力分布,进而计算出空隙率沿循环流化床主床高度方向上的分布情况,研究不同操作条件(流化风速、存料量)对空隙率分布、物料循环量和压力平衡的影响。     

循环流化床锅炉循环回路压力平衡理论的分析

通过对循环流化床锅炉循环回路各段压降特性分析 ,建立了包括炉膛、分离器、立管和返料装置等部分的压降关系式 ,并基于循环回路压力平衡特性对所建立的模型进行了求解。计算结果与试验结果相比 ,吻合得较好。图 3参 8     

循环流化床锅炉炉内过渡区磨损机理数值模拟的研究

采用欧拉-欧拉双流体模型,对某大型循环流化床锅炉炉膛内过渡区的磨损机理进行数值模拟研究。模拟结果表明,密稀相过渡区存在大摆动及由其引起的大涡流,是引起过渡区磨损的主因。通过揭示的大摆动与大涡流的本质在于炉膛内沿密稀相过渡区高度上气固两相流的不稳定性来表明,这一结论与以往所认识的磨损机理的重要区别在于,以往的研究中,把这一区域的磨损机理仅仅简单地看作稳定流动下的涡流现象。研究深化了对循环流化床过渡区磨损机理的理论认识。     

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。     

循环流化床锅炉燃烧系统中床温的模糊辨识

针对循环流化床锅炉稳定燃烧、经济运行的关键参数--密相区床温进行了动态特性研究,建立了床温模型.通过阶跃扰动试验分析了床温系统的动态特性,给出了某工况点附近的单输入单输出系统的传递函数.为床温设计了实用的基于模糊规则的非线性建模方法:首先利用简化的减法聚类法得到输入空间的模糊划分,并假定模糊规则数目囊括输入模糊集的所有组合,其次利用递推最小二乘算法学习得到输出模糊集的中心,从而构造1个带乘积推理机、单值模糊器和中心平均解模糊器的模糊系统.验证数据表明:设计的模糊系统能有效拟合床温系统的输入输出曲线,而且算法简单、实用.     

煤种对循环流化床焦炭燃烧速率的影响

建立了循环流化床锅炉整体数学模型,模型中考虑了循环流化床锅炉给煤和床料的宽筛分特性,特别在燃烧模型中引入了煤种通用理论,数值分析了煤种对焦炭燃烧反应速率的影响.数值分析得到温度和煤种热态实验的温度吻合良好,改进后的模型能够准确反应不同煤种在不同粒径下的焦炭反应速率.     

循环流化床锅炉中灰循环倍率与燃烧产物热平衡方程式

循环流化床锅炉在炉膛、分离器和回料器组成的灰循环系统中 ,存在大量的循环灰量。它是载热体 ,从炉膛吸入或放出热量。虽然循环灰温降不大 ,然而循环灰量却极大 ,严重影响燃烧产物的热平衡。在循环流化床锅炉热力计算时 ,必须加以考虑     

50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态流动和磨损规律的数值模拟

采用欧拉双流体模型进行了50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态数值模拟,研究了炉内气-固两相的速度场分布规律,并对炉内磨损进行了计算与分析.结果表明:数值模拟得到的床层压力分布与现场测量得到的床层压力分布有良好的一致性;流化床前后墙壁面不同截面处的固相颗粒体积分数呈现上稀下浓的分布,整体上接近S型分布;前、后墙磨损量最大位置均出现在y=0.95m左右的位置,且前墙所受的磨损大于后墙.     

不同煤种下循环流化床灰渣特性的试验研究

在一台 0 .5MW的循环流化床燃烧炉上对 4种不同煤种分别进行燃烧试验 ,对燃烧产生的灰渣的分析结果表明了煤种特性如挥发分、灰分和含碳量等对循环流化床燃烧过程的灰渣形成及其排放特性有很大影响 ,并获得了煤中挥发分、灰分及含碳量对底渣粒径及其含碳量、飞灰粒径及其含碳量、飞灰份额及燃烧效率等影响特性 ,对循环流化床锅炉的设计和运行有一定的指导意义。