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。     

流化床中颗粒流化运动的直接数值模拟

流化床燃煤锅炉对环境污染小的原因之一是是燃烧时间炉内加入脱硫剂,脱硫剂与某颗粒一起沸腾流化,相互充分接触,脱硫剂对燃烧过程中产生的硫化物进行反应吸收。由于喷入炉内的脱硫物质在粒径和密度上通常与煤颗粒不同,在流化区域上也存在差异。为了了解不同粒径和密度颗粒在流化床内的运动规律,达到高效、经济的脱硫效果,采用直接数值模拟方法,对粒径和密度呈正态分布的物料在流化床内的流化运动区域进行了研究,得到了相关的结论。     

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.     

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.     

隔板式内循环流化床的流动特性研究

以石英砂和稻壳为实验床料,在隔板式内循环流化床气化炉冷态实验装置上对颗粒的内循环流动特性进行了研究,考察了高速区和低速区的流化速度、结构尺寸和侧风量等对颗粒内循环流动的影响.结果表明:在保持低速区流化速度一定的条件下,随着高速区风速增大,颗粒循环量先增大后减小;流化速度不变的条件下,颗粒循环量随孔口和侧风量的增大而增加,但增加趋势逐渐变缓.实验给出了合理的运行设计参数.通过实验数据回归,得到了石英砂和稻壳通过隔板式内循环流化床孔口的颗粒循环量关联式,计算结果与实验值误差分别小于6%和14%,能较好地预测孔口颗粒流动.     

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。     

内循环流化床大颗粒运动特性实验

内循环流化床能够有效组织颗粒在床内的运动,具有广泛的工业用途。采用荧光大颗粒示踪,运用图像处理法,在二维流化床实验台上,研究了流化风速、静止床层高度等参数对床内大颗粒的速度分布概率以及循环时间的影响。结果表明:提高流化风速和静止床层高度,循环口两侧差压增大,颗粒内循环流率增大,循环时间变短。颗粒横向和纵向速度分布概率的特征显著不同。在低速床中,颗粒纵向速度超过50%分布在负值区域,表现出明显的向下运动的特征。     

流化床表面传热系数的直接数值模拟

采用数值试验方法对表面传热系数进行了直接数值模拟．在流化床表血传热系数模型中,流体相的运动和传热规律以Euler方法描述,对固体颗粒相运动和传热规律则以离散单元法(DEM)在颗粒层次上进行描述．利用该模型,对一个二维鼓泡流化床内瞬时和局部传热系数进行了模拟,得到了瞬态表面传热系数随流化速度的变化规律,以及局部传热系数随高度的变化规律．该规律与Ozkaynak等人的实验研究结果以及Syamlal等人采用颗粒相拟流体模型的数值模拟结果相一致,但与双流体数学模型相比,该模型所需主观假设较少且适用范围更广．     

流化床内颗粒旋转特性的数值模拟

将离散单元法和计算流体力学相结合,在自行编制程序的基础上对流化床内气固两相流中颗粒的旋转特性进行数值模拟,得到了气体的速度场、颗粒的速度场、颗粒平均体积分数以及颗粒平均转速分布,并重点分析了颗粒的旋转对颗粒平均速度、床层膨胀高度和平均空隙率的影响以及影响颗粒平均转速的因素.结果表明:颗粒的旋转不仅会对颗粒自身的运动产生影响,也会对其所在的流场产生一定影响;颗粒平均转速不仅与颗粒间的碰撞次数有关,还与颗粒间的碰撞强度有关,且密度大的颗粒的平均转速小于密度小的颗粒,直径小的颗粒的平均转速大于直径大的颗粒.     

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。     

内旋流流化床内颗粒运动规律的试验与数值研究

通过冷态试验与数值模拟研究了不同布风下装有∧字型布风板的内旋流流化床的流动特性,并进行了对比.气固两相数值模拟结果表明,固相流场产生了大尺度旋流,而且与试验观察到的现象相似.对固相颗粒速度分析表明非均匀布风使内旋流流化床的底部和顶部产生了气、固两相强烈的横向和纵向运动.相比较来说,对称的非均匀布风扩散能力要比均匀布风的扩散能力强.     

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.     

内循环流化床气泡运动特性的可视化研究

城市固体废弃物焚烧过程中采用非均匀布风的内循环流化床，这种内循环流化床有其独有的特点，使用非均匀布风实现床料颗粒的大尺度回旋流动，内循环流化床气中气汽的运动特性直接影响着床料的回旋流动及床料的混合，因此，有必要研究内循环流化床中气泡的运动。该文采用可视化的方法研究气泡的运动轨迹及运动速度。     

基于DCOSE软件的大型循环流化床锅炉的仿真模型

结合实际的循环流化床机组的特点，采用集中参数法，建立了燃烧室动态床料的质量平衡、残碳的质量平衡、能量平衡、床压的分布，燃烧室氧量以及燃烧脱硫的数学模型。通过对仿真机的调试、运行，以及对模型的阶跃扰动测试，表明该模型能够在全工况范围内满足流化床的动态特性和仿真的实时性，为循环流化床锅炉机组仿真机的进一步研究打下了良好的基础。图6表1参5     

内循环流化床大块物分布特性的试验研究

结合城市固体垃圾的物性特点,采用分层取样技术进行了倾斜布风板内循环流化床内大块物分布特性的试验研究。系统考察了两种不同密度床料中,流化风速和大块物的尺寸、密度等因素对其在床内分布规律的影响,进而探讨了床内大块物的混合、分层机理。结果表明:密度是主要影响因素;以砂子为床料的内循环流化床,能够实现木块、石蜡、橡胶等轻质可烯物的均匀混合,同时灰渣等重质不可燃物能够充分分离。图9表2参7     

裤衩腿结构循环流化床锅炉床料不平衡现象的数值模拟

循环流化床锅炉的两裤衩腿炉膛之间存在床料存量平衡问题.基于两侧炉膛内物料浓度差引起气体携带颗粒横向流动的假设,建立了裤衩腿炉膛的复合压降模型,应用数值模拟方法对倒料现象进行动态仿真.结果表明:该模型可以预测裤衩腿之间的床料量不平衡现象;不进行主动调节时裤衩腿炉膛内的固体颗粒横向流动是一个正反馈过程,因此可以对两侧炉膛的风烟系统加一个操作,使两裤衩腿炉膛床料维持平衡.     

循环流化床脱硫塔内流场及气固分离特性数值模拟

1前言循环流化床烟气脱硫技术(CFB-FGD)已经成为我国燃用中、低硫煤(含硫量<2%)的中小电厂锅炉(<200 MW)优先推荐使用的技术。各代表技术都是参照经验参数和估算值进行设计,已有的理论研究成果也多是基于实验室或者小规模中试得出的,对于实际工程的适应性和放大性有待验证,因此     

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