高温分离器布置对循环流化床锅炉炉内动力场影响的研究

论文摘要

当今,循环流化床锅炉作为一种成熟的燃烧技术,正在向大型化发展。循环流化床锅炉的大型化,带来一系列的问题,必须要解决的就是结构问题。由于循环流化床锅炉设备大庞,利用数值模拟的方法来研究锅炉的气固两相流动特性已经成为一种重要的手段。本文是通过改变分离器位置,利用FLUENT软件对循环流化床锅炉的气固两相流动进行模拟,分析、对比模拟结果,研究高温分离器布置对循环流化床锅炉炉内动力场的影响。数值模拟哈锅670t/h循环流化床内气体和颗粒流动特性。为了准确反映炉膛内实际的流动,模拟中采用实际锅炉炉膛的几何尺寸。结果表明沿炉膛高度颗粒速度逐渐减小。在炉膛低部颗粒浓度最大。同时在炉膛壁面形成高的颗粒浓度。计算结果表明由于二次风的作用,在炉膛中部颗粒浓度相对较高。对不同分离器位置布置对炉膛气体和颗粒流动进行了模拟。考虑了分离器在前后墙布置、侧墙布置和单侧布置等对气体颗粒流动的影响。获得了分离器不同布置方式对炉膛内的速度场、颗粒浓度、及压力等分布。沿炉膛高度气体压力逐渐下降。在床低部区域,沿高度空隙率逐渐增加,在锥体出口区域达到最大。随之迅速减小。之后,沿炉膛高度空隙率降低。结果表明分离器位置对炉膛内气体和颗粒流动有明显的影响。对各种情况做出评价,指出其是否对循环流化床的运行有利,并分析其原因。通过对不同模型的模拟,得到不同分离器布置方式对循环流化床锅炉流动特性的影响,以便对锅炉的设计和改造工程提供有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 循环流化床锅炉技术发展现状
• 1.2.1 循环流化床锅炉的特点
• 1.2.2 国外循环流化床锅炉的发展
• 1.2.3 国内循环流化床锅炉的发展
• 1.3 气固多相流的数值模拟概述
• 1.4 气固多相流模型的确定
• 1.5 国内外应用FLUENT 软件对流化床模拟的发展现状
• 1.6 本文的主要工作和研究内容
• 第2章 气固两相流动计算模型与模拟
• 2.1 气体颗粒两相流动计算模型
• 2.1.1 质量守恒方程
• 2.1.2 动量守恒方程
• 2.1.3 封闭方程组
• 2.2 气相k-ε湍流模型
• 2.3 本文气固两相模拟对象简介
• 2.4 本章小结
• 第3章 循环流化床炉膛内气体颗粒流动的模拟
• 3.1 计算模型的设定
• 3.1.1 几何参数的确定及网格划分
• 3.1.2 计算参数
• 3.2 数值方法
• 3.3 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 高温分离器布置对炉膛流体特性的影响
• 4.1 计算模型的设定
• 4.1.1 几何参数的确定及网格划分
• 4.1.2 计算参数
• 4.2 数值方法
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 分离器为前后墙布置垂直引出时炉膛内气体颗粒流动特性
• 4.3.2 分离器为左右侧墙布置时炉膛内气体颗粒流动特性
• 4.3.3 分离器为后墙布置时炉膛内气体颗粒流动特性
• 4.3.4 分离器前后墙布置斜向引出时炉膛内气体颗粒流动特性
• 4.3.5 分离器布置对压力的影响
• 4.3.6 分离器布置对空隙率的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢