2022年 06期

摘要(Abstract)：

以六旋风分离器循环流化床为研究对象，基于计算颗粒流体力学方法，建立全循环数值模型；在通过模拟与实验对比确定最优曳力模型的基础上，探究物料量、入口气速对炉膛内气固流动特性及出口物料分配均匀性的影响，得到不同物料量、入口气速时炉膛颗粒速度、体积分数、质量流率与循环流率分布。结果表明：当炉膛内物料稳定运行时，颗粒体积分数沿轴向呈下大上小的S型分布，沿径向呈中间小两边壁面处大的U型分布；炉膛6个出口存在明显气固流动不均匀现象，炉膛左、右两侧对应出口截面颗粒水平速度、体积分数及旋风分离器入口段颗粒水平质量流率、循环流率相差不大，呈现对称分布，在同侧3个回路间呈现中间回路的小两角回路的大的分布规律，并且中间回路出口的明显小于两角回路出口的，气固流动不均匀性主要发生在同侧3个回路出口端。

关键词(KeyWords)： 循环流化床;气固流动特性;数值模拟;旋风分离器

基金项目(Foundation):国家自然科学基金项目(21766034)

作者(Author):马继伟,张亚新

DOI: 10.13349/j.cnki.jdxbn.20220722.001

参考文献(References)：

[1] 李东雄，徐鸿恩，牛拥军，等.300 MW节能型循环流化床锅炉SO3生成和排放试验研究[J].动力工程学报，2020,40(6):447-453.

[2] 吕清刚，宋国良，王东宇，等.新型660 MW超超临界环形炉膛循环流化床锅炉技术研究[J].中国电机工程学报，2018,38(10):3022-3032,3153.

[3] 张绍强.统筹推进煤炭行业节能减碳，积极应对碳达峰、 碳中和挑战[J].煤炭加工与综合利用，2021(5):1-6.

[4] 王法军，宋国良，王小芳，等.四旋风分离器单侧并联布置循环流化床冷态试验[J].电站系统工程，2014,30(2):17-19.

[5] 帅大平，吕清刚，王小芳，等.六分离器并联布置的双水冷柱炉膛循环流化床实验研究[J].中国电机工程学报，2016,36(3):723-728.

[6] 许霖杰，程乐鸣，邹阳军，等.1 000 MW超临界循环流化床锅炉环形炉膛气固流动特性数值模拟[J].中国电机工程学报，2015,35(10):2480-2486.

[7] JIANG Y,QIU G Z,WANG H G.Modelling and experimental investigation of the full-loop gas-solid flow in a circulating fluidized bed with six cyclone separators[J].Chemical Engineering Science,2014,109:85-97.

[8] 陈伟，葛志红，周泉，等.基于CPFD方法的气流床气化炉三维数值模拟[J].燃烧科学与技术，2021,27(2):185-192.

[9] 张瑞卿，杨海瑞，吕俊复.应用于循环流化床锅炉气固流动和燃烧的CPFD数值模拟[J].中国电机工程学报，2013,33(23):75-83,6.

[10] 曾胜庭，陈曦，马琎晨，等.300 MW循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD模拟[J].新能源进展，2018,6(3):208-216.

[11] SNIDER D M.Three fundamental granular flow experiments and CPFD predictions[J].Powder Technology,2007,176(1):36-46.

[12] ANDREWS M J,O’ROURKE P J.The multiphase particle-in-cell(MP-PIC) method for dense particulate flows[J].International Journal of Multiphase Flow,1996,22(2):379-402.

[13] 陈艳，张亚新.变径流化床反应器内的气固流动特性数值模拟[J].济南大学学报(自然科学版),2020,34(4):384-389,409.

[14] 廖磊.六个旋风分离器并联布置循环流化床的实验研究和数值模拟[D].北京：中国科学院工程热物理研究所，2011.

[15] WEN C Y,YU Y H.Mechanics of fluidization[J].Chemical Engineering Process Symposium Series,1966,62:100-111.

[16] ERGUN S.Fluid flow through packed columns[J].Journal of Chemical Engineering Progress,1952,48(2):89-94.

[17] 车豪，张亚新.高通量循环流化床2种返料系统气固流动特性数值模拟[J].锅炉技术，2019,50(6):26-32.

[18] 邱桂芝，叶佳敏，王海刚，等.大型循环流化床环形炉膛中气固流动特性的CPFD数值模拟[J].中国科学院大学学报，2016,33(2):218-222.

[19] 刘志成，李鹏，朱治平.加压循环流化床气固流动特性冷态试验[J].中国粉体技术，2017,23 (3):81-85.

[20] 帅大平.超临界循环流化床锅炉气固流动和结构布置优化实验研究[D].北京：中国科学院工程热物理研究所，2017.

[21] CHEN C,WERTHER J,HEINRICH S,et al.CPFD simulation of circulating fluidized bed risers[J].Powder Technology,2013,235:238-247.

[22] 李德波，宋景慧，徐齐胜.50 MW生物质循环流化床锅炉三维冷态流动和磨损规律的数值模拟[J].动力工程学报，2014,34 (2):97-102,127.

[23] WANG S,LUO K,HU C S,et al.CFD-DEM study of the effect of cyclone arrangements on the gas-solid flow dynamics in the full-loop circulating fluid bed[J].Chemical Engineering Science,2017,172:199-215.

[24] 王海刚，赵国荣，邱桂芝.循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量[J].工程热物理学报，2014,35(1):109-113.