应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD 数值模拟.pdf

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1、第33卷第23期中国电机工程学报Vol.33No.23Aug.15,20132013年8月15日ProceedingsoftheCSEE©2013Chin.Soc.forElec.Eng.75文章编号：0258-8013(2013)23-0075-09中图分类号：TK224文献标志码：A学科分类号：470·20应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟张瑞卿，杨海瑞，吕俊复(清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，北京市海淀区100084)ApplicationofCPFDApproachonGas-solidFlow

2、andCombustioninIndustrialCFBBoilersZHANGRuiqing,YANGHairui,LÜJunfu(KeyLaboratoryforThermalScienceandPowerEngineeringofMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,China)ABSTRACT:Thispaperperformedasystematicsimulation0引言researchongas-solidflowa

3、ndcoalcombustioninanindustrial循环流化床(circulatingfluidizedbed，CFB)锅炉circulatingfluidizedbed(CFB)boilerusingacommercialCPFDpackageBarracudaTM.Then,dynamicprocessincluding技术作为清洁煤燃烧技术的核心方向之一，近年来qualitativefluidizationpatternsandquantitativedatainthe受到持续的关注。相比煤粉炉，循环流化床锅炉在fu

4、rnacefromstart-uptostabilizationwasobtained.Generaland燃料适应性和环保性能方面具有显著的优势。而从someuniquecharacteristicsofCFBgas-solidflowwaswell运行特点方面，循环流化床内部物料浓度较高，剧capturedwhiledetailedwear-intensivelocationinfurnacewas烈的气固流动和热交换对维持循环流化床的低床identified.Thecalculationresultsprovethatapp

5、licationofasimplifiedcombustionmechanismisefficient,andfurnace温运行至关重要。已有大量学者利用冷态或者热态temperatureprofileandgasconcentrationdistributionare实验台对循环流化床中的气固流动特性进行了详consistentwithactualmeasurementdata.Thisresearchpresents细的研究[1-2]，同时一些在工业锅炉上的测试结果也apotentialfeasibilityofapplyi

6、ngtheCPFDsimulation[3-4]不断发表。但是这些研究都有着一定的局限性：approachtopredictmultiphaseflowandcombustionin实验台研究在实验台尺寸和运行条件方面与实际industrialscaleCFBs.锅炉相差较大，所获得的关于流动和传热方面的结KEYWORDS:circulatingfluidizedbedboiler;numerical论往往不能直接用于工业实际，而工业测试虽然基simulation;gas-solidflow;coalcombustion于锅炉的真

7、实运行状态，但是由于测试难度较大和TM摘要：利用计算颗粒流体力学(CPFD)商业软件Barracuda测试条件限制，并不可能获得锅炉内全面的气固流对工业循环流化床锅炉中的气固流动和燃烧过程进行了数动情况和传热情况，同时由于商业知识产权保护，值模拟，通过模拟得到了炉膛从启动到稳定运行的动态变化过程。在气固流动方面，结果体现了循环流化床锅炉中炉内研究结果常常受到限制而不能轻易公开。因此，以颗粒的整体流动形态和特性，并准确预测出磨损的发生位计算流体力学(computationalfluiddynamics，CFD)置；在燃烧方面，计算结

8、果证明采用简化的煤燃烧机制是合为基础的数值模拟技术，在近些年被很多学者用来理有效的，得到的炉膛温度分布和气体成分分布均与实际测研究锅炉内部流动、传热和燃烧情况，由于数值模试情况吻合。验证了利用CPFD手段预测循环流化床中气固拟不乏一些具有典型性的成