鼓泡床密相区多组分床料扩散的CPFD模拟

陈鸿伟，刘玉强，刘博朝，梁锦俊，贾建东，宋杨凡，王睿坤

(华北电力大学 能源动力与机械工程学院，河北 保定 071003)

0 引 言

我国是能源消费大国，每年煤炭消耗量巨大。煤炭主要消费在火力发电、冶铁、化工和建材行业，其中火力发电占比最大，达到50%以上。然而，大规模利用煤炭资源也导致环境污染和全球变暖等问题愈发严重。2016年12月，国家发改委印发《煤炭工业发展“十三五”规划》，氮氧化物、硫化物，重金属和粉尘排放问题得到了前所未有的重视。流化床锅炉作为一种清洁、高效的燃烧设备，具有燃烧效率高、燃料适应性广、排放污染物较低以及负荷适应能力强的优点[1]。在燃烧过程中，流化风携带大量固体颗粒进入炉膛上部，按照炉膛内颗粒浓度自下向上将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区。密相区是气固两相最先接触的区域，与上部快速流化区域不同，密相区内颗粒浓度大，混合剧烈，呈鼓泡状态[2-4]。如果床料混合不均匀，将直接导致局部严重缺氧，炉膛燃烧恶化。密相区的混合情况直接影响燃烧和反应速率，所以密相区颗粒混合和扩散一直是学者关注的问题。本文研究密相区床料扩散规律，为锅炉设计提供参考。

沈来宏分析了鼓泡流化床内颗粒混合机理，将颗粒混合过程分为，上下运动的尾迹相、乳化相和横向扩散的乳化相[5]。Leckner等人认为，低流速下仅产生大的单个气泡，高流速下气泡从底部延伸到床层表面，定性地反映了密相区颗粒混合情况[6]。……