循环流化床锅炉流动、传热和燃烧模型

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1、华中科技大学博士学位论文循环流化床锅炉流动、传热和燃烧模型姓名：华玉龙申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：陆继东20050405颗粒特性（包括颗粒直径、宽筛分、颗粒分层、颗粒的光学系数和颗粒的混合等）对辐射传热系数的影响。模拟结果显示：温度场和表观气体速度对于稀相区床层与壁面之间的辐射传热系数有着重大的影响，而颗粒特性也对该系数有着不同程度的影响。论文还讨论了当采用宽筛分燃料时，用Sauter平均直径来计算辐射传热系数比较合适。在流动模型的基础上，本论文建立了以“颗粒团更新理论”为基础的对流传热模型，并讨论

2、了模型所涉及的参数的确定方法。这样，通过对流传热系数与辐射传热系数的叠加，整个循环流化床锅炉床内与壁面的传热过程即可进行整体模拟。再次，在循环流化床锅炉流动、传热模型的基础上，本论文建立了一个简单的煤燃烧模型。模型考虑了挥发份的析出、燃烧和焦碳燃烧等模型。模型预测了挥发份中各气体组分沿炉膛高度方向的浓度分布，还预测了燃烧后一些主要气体沿炉膛高度方向的浓度分布。结果显示，大部分挥发份在循环流化床锅炉的下部区域析出并燃烧，但仍然有小部分挥发份气体在上部区域燃烧；对于整个燃烧份额而言，而下部区域只占燃烧量的50%左右，

3、远小于鼓泡流化床锅炉的80%；模型还分析了宽筛分燃料的挥发份在炉膛内燃烧的规律。最后，对全文的研究内容和结果进行了总结，指出用离散坐标法来求解辐射传热方程，同时用Mie理论来考虑循环流化床锅炉中各种辐射传热介质的吸收和散射系数，这样计算的辐射传热系数的精度将大大提高。而当循环流化床锅炉采用宽筛分燃料时，将导致明显的轴向和径向的颗粒分层，从而影响到传热系数、挥发份的析出和燃烧以及燃料燃烧份额在炉膛高度方向的分布变化等。关键词：循环流化床锅炉流体动力学颗粒分层辐射传热离散坐标法颗粒团更新模型VAbstractSust

4、ainabledevelopmentneedsefficientenergyproductionandlowenvironmentalimpact.Atshortandmediumterms,lowemissionofcoalcombustionmayhaveanimportantroleinthiscontent,particularlyinChina.Circulatingfluidizedbedcombustors(CFBC)withsomeparticularadvantagesinthisrespect

5、providetheavailabilityofreliabledesignmethodandcontroltools.Inspiteofthegreatindustrialandacademicinterestincirculatingfluidizedbedcombustors,aneffectivemethodtodesignboilerwithvariouspossiblefuelforCFBboilerandtoscale-upfurnaceisstronglyneeded.Thisdissertati

6、onaimstodevelopanoverallmathematicalmodelofcirculatingfluidizedbed(CFB)combustorsonup-to-datetheoriesandexperimentaldataofpreviousresearchwork.SincesolidparticlesexhibitawideparticlesizedistributioninCFBboilers,ahydrodynamicmodelbasedonthesemi-empiricalapproa

7、chisdevelopedtoapproximatethelocalparticlesizedistributioninCFB.Thecore/annulusflowstructureisappliedinthismodelandtheparticlesinthebedarediscretizedintoseveralsizegroups.Themodelaccountsforthedisintegrationandshrinkingofcoalparticlesduringthecombustionproces

8、sofeachgroupofparticles.Itshowsthatcoarserparticlesaregatherednearthewallsandtheaverageparticlediameterdecreasesalongtheboilerheight,andthistrendismoresignificantinthesplashregion.Athree-