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。     

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。     

循环流化床内烟气脱硫模拟分析

基于气固两相流双流体模型及床内浆滴蒸发和SO2吸收过程的分析，该文发展了循环流化床烟气脱硫过程的双流体，蒸发脱硫模型。采用恢复系数修正颗粒与颗粒团、壁面之间碰撞影响，合理解释固相含率沿径向分布特性；引入颗粒相湍能和湍能耗散率描述颗粒团的脉动过程，分析不同表观气速和颗粒循环量时床内颗粒相轴向速度沿径向变化规律，及颗粒团形成和脉动对浆滴蒸发和脱硫效果的影响。分析指出颗粒团的形成可减小浆滴蒸发速度，增强脱硫效果。     

循环流化床辐射传热模型

循环流化床中,炉膛壁面与床中的传热源自辐射,颗粒相对流和气相对流3部分,有关固体颗粒相传热系数的计算,研究人员主要提出了单颗颗粒模型,颗粒团更新模型和连续膜模型,但关于辐射传热系数的计算则比较简单,在这些模型中,有关辐射传热部分均采用经验或半经验公式,在辐射传热机理上探索尚欠不足,文中根据循环流化床密相区和稀相区的特性,分析其中的传热特点,特别是对循环流化床稀相区部分的颗粒团和对壁面的传热系数计算采用辐射双通量模型进行分析,从传热机理上建立了完整的循环流化床辐射传热模型,有助于了解循环流化床锅炉中的辐射传热机理和规律,模型计算结果与某电厂165MWe循环流化床锅炉相应工况条件下的实际运行数据相比,符合较好。     

410t/h循环流化床锅炉的模块化建模与仿真

以Ｐｙｒｏｆｌｏｗ型４１０ｔ／ｈ循环流化床锅炉为参考对象,按照ＭＭＳ模块化建模原则,建立了一个循环流化床锅炉的通用数学模型。燃烧室模型采用“小室模型”,考虑了循环流化床内气、固两相流动,宽筛分煤颗粒燃烧,脱硫剂脱硫,ＮＯｘ生成与还原,宽筛分颗粒磨损,流化床传热等;采用“环—核”双区流动模型,考虑了稀相区沿径向的“环—核”内循环。通过动态模型的计算机仿真并与现场取得的数据比较表明：该循环流化床燃烧系统动态数学模型较全面、准确地反映了实际系统的动态特性,具有一定的应用价值。     

基于流态分析的循环流化床锅炉能耗诊断技术

能耗诊断是在役机组节能管理的重要技术手段。与常规煤粉锅炉相比,循环流化床锅炉在燃烧方式上具有明显的差异,需要设计专项分析和计算方法,提出关键的能效指标。流化速度、循环量和床料颗粒的粒径分布三者共同决定了炉膛中的流动状态（流态）。流态重构就是通过提高床料质量（有效床料在床存量中的比重）来优化降低炉膛内床压。循环流化床锅炉能耗诊断的核心思想是以最低的成本来保持整体的物料平衡和各部件内适宜的流态。结合循环流化床锅炉燃烧的具体特点,提出了循环流化床锅炉能耗诊断的技术要点,针对入炉燃料、入炉石灰石、分离器、炉膛上部差压、高压流化风和布风板的影响,提供了具体的能效指标和分析方法。     

超/超临界循环流化床锅炉整体数值模型

建立和发展了一个适用于大型超/超临界循环流化床锅炉的综合数值模型。该模型不仅能够预测锅炉的燃烧、传热及污染物排放特性,还同时考虑水冷壁管内外传热及水动力耦合过程。模型的流场基于欧拉两相流模型和EMMS曳力模型;燃烧采用考虑了水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧、气相反应以及燃烧污染产物等过程的组分反应模型,其中包括脱硫反应和氮氧化物生成反应;壁面传热基于颗粒团更新传热模型和离散坐标辐射模型,考虑水冷壁内工质超临界状态下的热工水动力过程,在燃烧模型中对炉内、外进行耦合计算。提出的循环流化床锅炉整体模型成功应用于炉膛容积为1300m3的350MW(e)超临界循环流化床锅炉,得到炉膛气固流场、温度、热流、包括硫、氮化合物的燃烧产物三维分布结果。     

循环流化床锅炉燃烧过程分析

循环流化床锅炉燃烧是一个特殊的气固两相流动中发生的物理化学过程,其内部的气体和固体颗粒运动对于燃烧过程顺利进行具有十分重要的作用.通过对循环流化床锅炉的燃烧过程分析,为循环流化床锅炉性能设计、炉内传热研究及锅炉运行调试提供了参考.     

排烟脱硫循环流化床内脱硫过程的数值模拟

该文采用欧拉坐标和拉格朗日坐标相结合数值模拟了排烟脱硫循环流化床内的脱硫过程。将循环流化床内的生石灰粉和飞灰物料形成的颗粒团作为离散项，建立了床内两相运动及脱硫化学反应的模型与算法，得到了详细合理的计算结果。结果表明，采用该文的模型和算法模拟工程意义上的循环流化床内的稠密气固两相反应流是可行的。     

超超临界350 MW富氧燃烧循环流化床设计

富氧燃烧循环流化床是一种新型的碳捕集技术,具有广泛的应用前景。O2/CO2气氛下锅炉受热面的布置与热负荷的分配是阻挠富氧燃烧循环流化床进一步示范的关键问题。本文分别采用Johnsson模型和颗粒团更新模型对350 MW机组循环流化床锅炉进行一维建模,对氧体积分数为30%的富氧燃烧循环流化床锅炉进行了耦合汽水系统的总体概念设计,并与空气燃烧的同等级循环流化床锅炉尺寸进行了对比。结果表明:富氧燃烧循环流化床锅炉的排烟热损失大大减小,设计锅炉热效率可达94.18%;富氧燃烧循环流化床锅炉布风板面积、炉膛截面积以及尾部烟道面积均比空气燃烧循环流化床锅炉大幅减小,但需要增设外置床换热器来吸收热负荷。本研究对富氧燃烧循环流化床锅炉的进一步放大具有借鉴意义。     

采用颗粒团离散单元方法研究颗粒浓度的非均匀分布

气固两相流中尤其是稠密气固两相流中颗粒浓度在空间的分布总是非均匀，局部颗粒聚集。该文直接以颗粒团为研究对象，采用颗粒团离散单元方法(DEM)，建立非球形颗粒团的运动碰撞的模型与算法，基于真实碰撞，跟踪每个颗粒团的运动，模拟3种均匀或非均匀流场内的颗粒团运动经历。计算结果展现了颗粒浓度非均匀局部聚集的过程，揭示不同工况下流场中颗粒团的大小，颗粒分布及局部颗粒聚集的规律，结果表明在均匀流场中，颗粒均匀密集，非均匀流场中，颗粒浓度的非均匀性加剧。所得计算结果合理，与前人的模拟结果及实验结果相符。同时计算表明，采用颗粒团DEM模型能真实地揭示稠密气固两相流的特性，并使计算量有效减少。     

烟煤和油页岩循环流化床锅炉颗粒流动数值模拟分析

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,对炉膛内部煤颗粒和油页岩颗粒流动分别进行数值模拟。结果表明:烟煤和油页岩颗粒在循环流化床内流动均符合"环-核"流动;颗粒对左边的冲击大于右边,在实际运行中应着重对炉膛左侧采取防磨措施;稀相区油页岩颗粒压力衰减速度快于烟煤颗粒。     

流化床锅炉燃烧中煤颗粒粒径对灰渣形成特性影响试验研究

煤颗粒特性对煤在流化床锅炉燃烧过程中灰渣的形成特性影响很大。将义马烟煤按煤颗粒的粒径和灰含量分为数个规格,在小型流化床反应炉上进行煤颗粒粒径对灰渣形成特性的试验研究。结果表明,随着灰含量的增加,煤颗粒粒径对底渣粒径分布的影响逐渐增加;随着煤粒径的增大,底渣份额降低,但降低的幅度随着灰含量的增加而减小;灰含量低的煤颗粒燃尽率与煤颗粒粒径之间没有明显的规律,灰含量高的煤颗粒燃尽率随着煤颗粒粒径的增加而降低。     

200MW旋流燃烧方式煤粉炉炉内燃烧试验和数值研究

采用计算流体动力学软件对电站锅炉炉内实际燃烧过程进行数值计算并结合其热态试验数据进行对比分析，已成为验证数学模型和指导工程实践的一种重要研究手段。该文利用PHOENICS软件，采用IPSA两相流模型及煤粉燃烧综合模型，对一台有16只径向浓淡旋流燃烧器两侧墙对冲布置的200MW燃煤锅炉炉内燃烧过程进行了数值计算，得出了炉内燃烧器区域以及炉膛出口的烟气温度场和燃烧产物的组分浓度分布。模拟结果与锅炉热态试验数据进行了比较，两者吻合情况较好。结果表明：在燃烧器出口处形成了高煤粉浓度和高温区，使得煤粉着火及时，燃烧器区域维持较高温度，炉内煤粉燃烧充分，从而表明了径向浓淡旋流燃烧器具有高效稳燃的性能。     

循环流化床锅炉抵御沾污的对策

对循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)锅炉燃用典型高钠煤及解决方案进行了综述。首先对比了沾污与结渣的特点与区别,明确目前尚无成熟可靠的方法来解决沾污问题。接着从沾污生成机理着手,分析了沾污的生成过程,阐明沾污通常还伴随着腐蚀。然后根据CFB锅炉的特点,论述其低燃烧温度及气固两相流动在抵御沾污方面的优势,并根据试验结果及现场实际锅炉的运行情况阐述了CFB锅炉的沾污特性。最后,根据CFB锅炉的沾污特点,总结了CFB锅炉燃高钠煤时防止沾污的措施。     

流化床炉内颗粒及气泡运动虚拟表示研究

该文介绍了以VC^ 6.0为平台，结合Intra3D技术，研究流化床炉内粒子和气泡运动的三维动态可视化虚拟表示方法。在流化床锅炉数值仿真的基础上，运用计算机图形学的理论和方法，利用数字仿真的大量数据，借助于粒子运动系统的表示方法，虚拟地表示出流化床的颗粒和气泡的运动，并实现动态显示和基本的人机交互。该研究可拓展热力系统性能研究的思路，弥补试验或中试研究投资大、周期长的不足，开拓出新型的热力系统的虚拟再现研究手段。     

常规CFB锅炉局部富氧燃烧改造研究

为探索将富氧燃烧技术应用于常规CFB锅炉的新洁净煤发电技术,以博茨瓦纳某燃煤电站带FBHE的CFB锅炉为研究模型,首先提出了模型二次风富氧燃烧局部改造方案,构建了CFB锅炉局部富氧燃烧系统图,富氧二次风的氧浓度应在25％～30％;其次提出了模型改造后的燃烧调整方式,除了富氧二次风流量,所有供风参数均采用原有的负荷曲线,并通过返料器下游的锥形阀来控制炉膛温度;最后提出了模型改造后富氧二次风流量负荷曲线的修正方法.