【摘要】：循環(huán)流化床鍋爐(Circulating Fluidized Bed,CFB)包含多種不同直徑和密度的顆粒,不同物性顆粒具有不同的流化和化學(xué)反應(yīng)特性,進(jìn)而影響循環(huán)流化床反應(yīng)器的性能,優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制,因而亟待需要進(jìn)行不同物性顆粒的流動(dòng)動(dòng)力特性和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的研究與分析。本文采用四種不同的顆粒,它們分別是:床料顆粒,粗煤顆粒,細(xì)煤顆粒和回料顆粒,其中給煤顆粒(粗/細(xì))和回料顆粒分別通過(guò)進(jìn)料口和回料口輸送。采用多組分顆粒動(dòng)力學(xué)理論,用仿真軟件模擬了多組分顆粒情況下循環(huán)流化床的流動(dòng)特性,得到了復(fù)雜氣固流動(dòng)的主要特征:各組分顆粒的瞬時(shí)云圖分布,各組分顆粒的濃度和速度時(shí)均分布,各組分顆粒的顆粒擬溫度分布等。此外,還探究了鏡面反射系數(shù)和表觀速度對(duì)各組分顆粒流動(dòng)特性的影響。在探究富氧燃燒過(guò)程中,首先對(duì)中試規(guī)模的循環(huán)流化床燃燒室進(jìn)行了模型驗(yàn)證,通過(guò)比較爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)分布和爐膛出口處氣體成分的體積濃度,發(fā)現(xiàn)數(shù)值仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較吻合,驗(yàn)證了模型的有效性與正確性。接著在已驗(yàn)證化學(xué)反應(yīng)理論的基礎(chǔ)上,建立二維的雙組份顆粒循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)煤燃燒的數(shù)學(xué)模型,探究了空氣燃燒模式和富氧燃燒模式下原煤的燃燒特性。煤燃燒過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)主要考慮水分蒸發(fā),揮發(fā)分熱解,熱解氣態(tài)產(chǎn)物氧化,焦炭氧化和氣化以及污染物的形成。利用該模型詳細(xì)分析了流體動(dòng)力學(xué),溫度場(chǎng)分布,化學(xué)反應(yīng)速率分布,氣體組分分布,以及爐膛出口處主要?dú)怏w組分的體積濃度和污染物的排放。通過(guò)空氣燃燒模式下和富氧燃燒模式下原煤燃燒特性的比較,說(shuō)明富氧燃燒在CO_2捕獲和污染物排放方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。此外,還探究了富氧燃燒模式下,不同O_2濃度對(duì)循環(huán)流化床整體性能的影響,成功預(yù)測(cè)了煤在高氧氣濃度下的燃燒過(guò)程。
【圖文】：

循環(huán)流化床內(nèi)顆粒相循環(huán)示意圖

一般基于實(shí)驗(yàn)進(jìn)行 CFB 的相關(guān)研機(jī)理，CFB 系統(tǒng)的深入理論分析和實(shí)驗(yàn)研究床的實(shí)驗(yàn)成本過(guò)于昂貴，很難在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行解決這一問(wèn)題，為進(jìn)一步運(yùn)行，改進(jìn)和設(shè)計(jì)流化床內(nèi)氣-固多相流動(dòng)動(dòng)力學(xué)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)er, E-E）方法推導(dǎo)出的雙流體模型，采用一方程以及為封閉方程引進(jìn)的本構(gòu)方程，，確定 C仿真模擬中的重要參數(shù)。此外，介紹了煤燃分熱解，熱解氣態(tài)產(chǎn)物氧化，焦炭氧化和氣模擬方法的數(shù)值方法主要有兩種：雙流體模型（TFM要特點(diǎn)如下圖 2-1 所示：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK229.66

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本文編號(hào)：2598836