环形旋涡流化床生物质颗粒流动特性试验及数值模拟研究

发布时间：2020-04-15 16:51

【摘要】：生物质能作为一种清洁无污染的可再生能源,其资源丰富,形式多样,有着多种特点,如零CO2净排放、高灰焦活性、含氮量低、含硫量低、高挥发份等,在能源利用等方面的独特优势使其成为可再生能源的研究热点。环形旋涡流化床燃烧技术是近几年发展起来的一种新型高效清洁燃烧技术,其特点是燃烧室为环形结构,下部为流化床,上部为环形旋涡燃烧室,具有燃烧效率和脱硫效率高,容积热负荷大,燃料适应性广等优点,然而木屑等生物质颗粒燃料在环形旋涡流化床内的研究鲜见报道。本文设计、搭建了环形旋涡流化床冷态试验平台,并以不同粒径的木屑为试验材料,研究了一次风量、二次风量、二次风分配、及不同粒径颗粒对环形旋涡流化床气相流场和颗粒相流场的影响。通过测量计算气体速度、空隙率、颗粒相密度、质量流率等参数,分析了床内气固流场流动特性,并基于颗粒动力学理论建立了环形旋涡流化床三维模型,使用欧拉-欧拉双流体模型,利用FLUENT软件对环形旋涡流化床气固两相流动进行了数值模拟。旨在为提高农林废弃物清洁能源化利用提供重要参考价值。试验结果表明:环形旋涡流化床单相气体流场中气体切向在外筒壁面处达到峰值,而轴向速度在中心筒壁面达到峰值;外筒壁面处产生回流区,且回流强度随旋流数S的增大而增大;采用二次风不均等分配方式对加强床内旋流更有利;颗粒相密度在壁面附近出现峰值,且在各二次风喷口之间形成颗粒相密度较高的悬浮层;空隙率ε在床内稀相区呈倒“C”型分布,即随h/R的增大而增大,且增长率越来越大;颗粒质量流率r/R增大先减小后增大,随h/R的增大逐渐减小。模拟结果表明:气体综合速度在床内环形空间呈“波浪”型分布;中心筒的存在增强了床内的旋涡强度及床内颗粒传质过程,有利于燃料颗粒完全燃烧,延长颗粒在床内的停留时间。这些模拟结果期望着能为试验装置的优化及改进提供良好的帮助和理论基础。
【图文】：

示意图,固体颗粒,流型转变,气体流速

颗粒就会被气流带走，形成气力输送，，这种情况称为输送床[9]，如图1.2所示几种具有代表性的流型示意图。流态化技术在应用过程中具有诸多优点：①便于连续处理大量固体颗粒，实

流化床反应器,生物质,直接燃烧

[19]，随后流化床锅炉在全国得到迅速发展。典型的流化床反应器如图1.3所示，其中，容器、固体颗粒层、分布板及风机(或泵)是构成流化床反应器不可或缺的基本构件。图 1. 3 典型的流化床反应器1.3.2 生物质的流化床燃烧生物质直接燃烧是最常见的生物质能源转换方式，也是将生物质中所包含的能量转化为有效能最直接、最高效的方式之一。直接燃烧由于其操作简单、成本低廉，在生物质利用过程中占有重要的地位。生物质的燃烧过程类似于煤炭的燃
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK16;TK6

【参考文献】