流化床布风板结构对流场影响的数值模拟研究.pdf

《流化床布风板结构对流场影响的数值模拟研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第34卷第5期东北电力大学学报Vo1．34．No．52014年10月JournalOfNortheastDianliUniversity0ct．．2014文章编号：1005-2992(2014)05—0039—04流化床布风板结构对流场影响的数值模拟研究李少华，张锐2，车德勇(1．中国大唐集团科学技术研究院，北京100033；2．东北电力大学，吉林吉林132012；3．华北电力大学，河北保定071003)摘要：应用CFD软件Fluent对流化床炉内布风板人口0．5m段进行冷态流场模拟。研究在一定的开孔率下不同的布风板板孔布置(正方形、圆形和三角形)与不同开孔直径(

2、0．5mm、0．6mm、0．8mm)下对流化床冷态流场与布风板压降的影响。最终实验表明：孔径为0．5mm、板孔三角形结构的布风板更容易使气流稳定，有益于物料的正常流化。关键词：布风板；数值模拟中图分类号：TK6文献标识码：A目前，流化床已广泛应用于煤气化、发电、化工产业等方面。良好的流化状态是流化床稳定、高效运行的先决条件。布风板作为流化床的重要部件之一，起到承载物料，均匀流化床内气流分布，并在流化床内形成等压风室等作用。若布风板设计不合理，会严重影响流化床的稳定运行。Fluent作为CFD常用软件因其经济快捷等特点被许多工程设计人员及高校科研人员在流体流动、热传

3、导、化学反应等方面广泛应用。CFD也应用于研究流化床布风板结构及布风板对流化状态的影响等方面本文利用Fluent商用软件模拟布风板结构对流化床内流场特性的影响，考察布风板开孔直径和开孔方式与流化床布风均匀性、布风板压降的关系，以期为流化床反应器的工程设计提供基础理论数据。1模型建立及网格划分本文模拟煤与生物质共气化的流化床气化炉实验台，流化床直径为50mm。对于中小型实验装置，物料在布风板上部0．5m内的范围反应剧烈，转化率较高。所以，选取距布风板人口50mm，出El段500mm的部分进行冷态模拟。流化床模拟段截面图见图1。图1流化床截面实验的生物质物料粒径为1m

4、m～2mm，煤的物料粒径为0．5mm～1．1mm。经过双组分流化速度的计算，当入口风速速度为0．5m／s时，可满足双组分的混合流化Ⅲ。与风帽布风板相比，多孔布风板具有阻力小，加工容易价格便宜等特点⋯，因此本实验台选择多孔布风板。综合考虑布风均匀性及物料粒径，布风板开孔直径应在0．3mm到1．2mm之间。本文选取开孔直径为0．5mm、0．8mm、1mm，板孔布置为正方形排列、三角形排列与圆形排列。对于鼓泡床流化床，开孔率通常取2％一3％之间。开收稿日期：2014-09-11作者简介：李少华(1957一)，男，黑龙江省友谊县人，中国大唐集团科学技术研究院院长，博士，博

5、士生导师，主要研究方向：流体机械内部流动特性及防磨技术．42东北电力大学学报第34卷板孔三角形排列稳定速度相对较慢，这可能是由于这种特定的排列方式使得布风板上方中心处形成了喷泉流态化；而对于板孔圆形排列的速度中线，出现了速度为负数的点。说明板孔为圆形分布的炉膛中心部分出现了回流，不利于流化床内物料稳定流化，所以不应采用板孔圆形排列的方式。以上9中板孔排列方式中，孔径为0．5mm，板孔三角形排列布风均匀性最好，结合图5b，这种排列方式压力损失适中，所以选取这种结构的布风板作为流化床气化炉反应器的布风装置。3结论利用CFD软件Fluent对流化床内不同布风板形式的空气

6、流场进行模拟，可以较为全面的反映布风板结构对流化床炉膛内气流分布的影响。这对减少实验次数与开发费用，以及研究难以测量的场量，都是十分有意义的。本文主要得出以下结论：(1)当流化床人口风速为0．5m／s时，板孔为三角形排列且孔径为0．5mm时，气流在距布风板最短的距离达到均匀状态。板孔排列为三角形排列时，开孔数越多，布风越均匀；板孔排列为圆形排列时，流化床内密相区容易形成流动死区，甚至出现回流；正方形排列孔板，气流分布的均匀性与孔径大小的相关性不大。(2)对于相同排列形式的孔板，开孔率越高，布风板压损越小；开孔率不变的条件下，孔径越小，压损越大。(3)综合分析压力损

7、失及布风板布风均匀性，流化床布风板选用板孔三角形排列，孔径为0．5mm，开孔率为2．41％，开孔个数为241个。参考文献[1]巴苏，弗雷泽，循环流化床的设计与运行[M]．北京：科学出版社，1994．[2]岑可法，循环流化床锅炉理论设计与运行[M]．北京：中国电力出版社，1998．[3]李勇，刘志友，安亦然．介绍计算流体力学通用软件——nuent[J]．水动力学研究与进展，2001，16(2)，254—258．[4]魏新利，马新辉．应用Fluent软件研究流化床中布风板结构[J]．能源工程，2006，15—19．[5]赵弦．循环流化床布风板的冷态模化试验及数值模拟[

8、D]．中国