任喜熙，陈祁，杨海平，张世红，王贤华，陈汉平

（华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，湖北武汉430074）

引 言

生物质气化被认为是一种很具前景的清洁能源利用技术[1]。流化床作为一种燃料适应性广、效率高、气固混合充分以及温度场均匀的反应器，已经被广泛用于生物质气化等热转换过程，国内外学者也进行了大量的实验和模拟研究[2-7]。目前数值模拟中的半经验和经验模型可以替代实验进行预测[8]，随着计算流体动力学（CFD）的发展，已经可以较准确地预测流化床生物质气化[4,7]。

气化过程大多是吸热的，通常通过燃烧的方式来提供气化反应所需的热量[9]，所以常使用空气作为气化剂，但是空气气化热值较低，经济效益较差，而水蒸气气化的合成气热值高，因此水蒸气混合空气气化具有较高的应用价值[10]。Pauls等[11]和车德勇等[12]应用Aspen Plus 建立了生物质在空气-水蒸气下的气化模型，并探究了空气当量比和水蒸气与生物质的比对气化特性的影响；Gerber 等[4]和虞君武等[2]建立了鼓泡流化床的欧拉双流体（TFM）模型，同时对初始床高、木屑进料速率、热边界条件以及初级和二次热解动力学进行了探究，结果表明初始床高和木屑进料速率对气体组分的影响相对较小；Zhao 等[13]基于CFD-DEM 方法在超临界水的条件下探究了壁温以及流速对生物质气化反应的影响。然而，前人的工作主要集中在二维，而二维模型忽略了一个维度的物理变化，虽然可以较精准地描述实验现象，但是对流化床反应器，炉内颗粒和流体的运动存在各向异性的脉动，三维模型模拟可以实现更精确和更精细的模拟[14]。……