循环流化床锅炉数值模拟研究进展*

2021-05-19李东雄韩豪杰杨凤玲

煤炭转化 2021年3期

李东雄韩豪杰王菁杨凤玲

(1.山西大学动力工程系，030013 太原；2.山西大学国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室，低附加煤基资源高值利用协同创新中心，030006 太原)

0 引言

距1979年第一台由Ahlstrom公司设计的循环流化床(circulating fluidized bed，CFB)锅炉在芬兰投产已经过去了40多年[1-3]。在这40年里，CFB锅炉依托其良好的燃烧效率、较强的燃料适应能力以及较低的污染物排放性能在工程应用中不断发展改进，现在已经成为清洁燃烧的核心技术之一[4-7]。CFB锅炉的正确设计和改进一般要经历实验室试验、中试试验、商业运行三个阶段，试验方法通常费时费钱，特别是对于大规模的设备系统，而且有些研究对象例如炉内传热传质、炉内燃烧过程等很难通过试验的方式进行研究[8]。数值模拟研究方法诞生不到20年，弥补了CFB锅炉研究中传统试验方法的不足，为CFB锅炉的升级改造、燃烧优化做出了巨大贡献。随着现代模拟工具能力的提高和建模方法的改进，数值模拟研究方法有效弥补了试验的不足而且节省了大量科研成本，正在成为一种流行的工具[9]。本文就CFB锅炉的气固流动特性、炉内燃烧及污染物排放特性以及锅炉运行条件对锅炉流动及燃烧的影响等冷态和热态数值模拟研究进行了总结和分析，重点介绍了热态数值模拟应用于大型循环流化床锅炉炉内燃烧部分的研究进展。