循环流化床锅炉炉膛流动特性数值模拟进展

2021-11-10刘雪敏张肖阳齐国利

煤炭学报 2021年10期

关键词：模型

杨照，刘雪敏，张肖阳，齐国利，董勇

(1.山东大学燃煤污染物减排国家工程实验室，山东济南 250061; 2.中国特种设备检测研究院，北京 100029)

炉膛内的流动特性是循环流化床锅炉(CFBB)燃烧反应和传热的基础，具有重要的研究价值和意义，并得到了充分的研究[1-4]。整体和局部流动结构的不均匀性是炉膛气固两相流动最显著的特征，根据已有的研究，炉膛整体由底部高固体颗粒体积分数的密相区和上部低固体颗粒体积分数的稀相区组成，孔隙率分布呈现为轴向的S型结构和径向的环-核结构，而炉膛局部颗粒则处于不断地聚集和分裂状态，具有团聚趋势。

然而实验方法存在研究成本高、获得数据有限等不足，尽管测量工具和研究方法随着科技进步得到了一定的发展，但截至目前，炉膛内的许多关键参量或是难以通过实验测得，或是存在一定的局限性。例如炉膛中的压力尚可通过实验测得，固体体积分数也可以通过所测的压降推导，但所得数据仅能反映某一高度或某一时刻的特定物料体积分数。因此，数值模拟方法受到了越来越多研究者的青睐。

笔者分析了近10 a炉膛流动特性模拟研究的进展，重点分析了炉膛流动特性模拟的关键因素——曳力模型，对模拟中多相流模型和曳力模型的耦合进行阐述，分析当前研究存在的不足，探讨未来CFBB气固两相流动模拟的发展方向。