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50 kWth双循环流化床煤化学链燃烧系统热态cpfd模拟

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工程热物理学报 2018年第9期39卷 2072-2080页

作者：陈曦马琎晨赵海波华中科技大学煤燃烧国家重点实验室

本文对华中科技大学自主设计的50 kWth化学链燃烧双循环流化床进行全床尺度的计算颗粒流体力学（cpfd）模拟。cpfd提供了反应器内气固流动和化学反应的详细信息,不仅是对实验难以测量的细节信息的补充,而且可用于优化实验操作条件和指... 详细信息

本文对华中科技大学自主设计的50 kWth化学链燃烧双循环流化床进行全床尺度的计算颗粒流体力学（cpfd）模拟。cpfd提供了反应器内气固流动和化学反应的详细信息,不仅是对实验难以测量的细节信息的补充,而且可用于优化实验操作条件和指导反应器设计优化和放大。该实验装置以天然赤铁矿为氧载体,以煤为燃料。首先对床内气固两相反应流动进行分析,比较实验和模拟得到的气相组分出口浓度,验证了cpfd模拟的可靠性。之后重点分析反应器间的固体循环流量、系统压力分布、固相浓度分布、煤转化过程关键信息。最后基于模拟分析,提出了优化操作工况,模拟结果显示可提高CO2气产率和燃烧效率。本文结果表明cpfd模拟可为化学链燃烧反应器的设计和运行提供重要的参考依据。

关键词：煤化学链燃烧 cpfd模拟异相反应操作优化热管理

催化裂化管式待生剂分配器颗粒分配特性及内部流动特性的cpfd模拟

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石油学报（石油加工） 2020年第3期36卷 600-608页

作者：杨赛飞张永民付明义杨智君中国石油大学重质油国家重点实验室北京102249 山东京博石油化工有限公司山东滨州256500

基于cpfd(Computational particle fluid dynamics)方法,对实验室前期研究的催化裂化管式分配器内的颗粒分配特性及内部流动特性进行了数值模拟,系统研究了输送风、松动风及分配器倾斜角度对颗粒分配不均匀指数的影响,并进一步考察了输... 详细信息

基于cpfd(Computational particle fluid dynamics)方法,对实验室前期研究的催化裂化管式分配器内的颗粒分配特性及内部流动特性进行了数值模拟,系统研究了输送风、松动风及分配器倾斜角度对颗粒分配不均匀指数的影响,并进一步考察了输送风和松动风对分配器各出口气体流量分布及内部气-固流动特性的影响。结果表明,增大输送风量、松动风量以及分配器的倾斜角度均可以降低颗粒分配不均匀指数,但改变松动风量的效果不如改变输送风量和倾斜角度显著。分配器倾斜角存在一个最优值时,颗粒分配均匀性最佳。输送风的增大会使得颗粒出料量最高的排料口的位置逐渐向分配器的末端移动,中间排料口所流出的气体流量占比增大,末端排料口排风量占比减小。引入松动风后,各出口的颗粒排料量更加接近,同时靠近末端排料口的气体流量占比明显增大。

关键词：管式待生剂分配器输送风松动风 cpfd模拟均匀性

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鼓泡床密相区多组分床料扩散的cpfd模拟

华北电力大学学报（自然科学版） 2021年第1期48卷 114-120页

作者：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

鼓泡床密相区颗粒的混合和扩散对炉内反应速率影响巨大,研究冷态鼓泡床密相区的混合情况,对热态锅炉研究提供参考。采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法,对158 mm(长)×158 mm(宽)×400 mm(高)的长方体模型进行模拟。主要研究不同流速下,不... 详细信息

鼓泡床密相区颗粒的混合和扩散对炉内反应速率影响巨大,研究冷态鼓泡床密相区的混合情况,对热态锅炉研究提供参考。采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法,对158 mm(长)×158 mm(宽)×400 mm(高)的长方体模型进行模拟。主要研究不同流速下,不同质量分数的压缩木屑、稻壳的颗粒体积分数和横向扩散系数。模拟结果表明,与稻壳相比,压缩木屑颗粒体积分数更大,床层膨胀程度更小;生物质的质量分数越大,密相区颗粒体积分数越大,床层膨胀程度越小,床层整体流化不均匀性越小;扩散系数随流化风速、生物质的质量分数的增加而增大;相同质量分数下,压缩木屑的扩散系数略小于稻壳。

关键词：鼓泡床密相区 cpfd模拟多组分床料横向扩散

300 MW循环流化床锅炉气固流动特性的cpfd模拟

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新能源进展 2018年第3期6卷 208-216页

作者：曾胜庭陈曦马琎晨赵海波广东粤电集团云河发电有限公司广东云浮527328 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

采用计算颗粒流体力学(cpfd)的方法对300 MW循环流化床锅炉内的气固两相流体动力学参数进行全床数值模拟研究,重点分析了循环流化床锅炉炉膛以及回料阀的气固流动特性,获得固相颗粒浓度和速度场在炉膛内的分布以及固体循环流量、系统压... 详细信息

采用计算颗粒流体力学(cpfd)的方法对300 MW循环流化床锅炉内的气固两相流体动力学参数进行全床数值模拟研究,重点分析了循环流化床锅炉炉膛以及回料阀的气固流动特性,获得固相颗粒浓度和速度场在炉膛内的分布以及固体循环流量、系统压力平衡、回料阀的运行情况等锅炉关键参数。结果表明:颗粒浓度的轴向分布呈现明显的密相区和稀相区两部分,模拟得到的轴向压力分布与实际工况吻合较好,验证了cpfd方法模拟循环流化床锅炉的准确性;锅炉回料阀内压降最大,这与床料分布相符;回料阀返料室流化程度较高,而输运室流化程度较小,呈现鼓泡床状态,气泡大都贴壁逃逸。

关键词：循环流化床锅炉气固流动特性 cpfd模拟 300MW 回料阀

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新型水处理器的水模实验和cpfd模拟研究

有色设备 2020年第3期34卷 16-20页

作者：王淑婵姚心吕东孙宁磊曹敏张立栋中国恩菲工程技术有限公司北京100038 东北电力大学吉林吉林132012

针对实际工业生产和污水处理的进水量大,进水固含低,流速快等特点,中国恩菲工程技术有限公司自主研发了一种新型水处理器。本文针对该装置进行了实验参数测量、水模实验和cpfd数值模拟研究,为其工业化和设备选型提供参考。

关键词：水处理器水模实验 cpfd模拟

基于cpfd方法的UO_(2)氢氟化流化床反应器数值模拟

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原子能科学技术 2021年第S02期55卷 318-326页

作者：王欢吴秀花张孟琦周少强中核第七研究设计院有限公司山西太原030012

深入认识和掌握流化床内气固两相流动规律和反应机理对于UO_(2)氢氟化流化床的工程应用具有重要意义。传统的实验方法研究成本高、周期长,因此,数值模拟方法成为更多科研设计人员的选择。基于计算颗粒流体力学(cpfd)建立了UO_(2)氢氟化... 详细信息

深入认识和掌握流化床内气固两相流动规律和反应机理对于UO_(2)氢氟化流化床的工程应用具有重要意义。传统的实验方法研究成本高、周期长,因此,数值模拟方法成为更多科研设计人员的选择。基于计算颗粒流体力学(cpfd)建立了UO_(2)氢氟化二级流化床的数学模型,筛选了适用于UO_(2)-UF 4体系的曳力模型,推导出了氢氟化反应的阿伦尼乌斯方程。在该模型的基础上,研究了HF进气方式、操作气速、固体颗粒直径对流化质量的影响。仿真结果表明,目前设计参数合理,氢氟化二级流化床可形成良好的温度分布,转化率接近生产要求。基于cpfd方法建立的氢氟化数学模型可较准确模拟流化床反应器的运行情况,可为流化床反应器的放大设计和运行调试提供参考依据。

关键词： cpfd模拟氢氟化流化床反应器

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气流床气化炉的cpfd数值模拟

化工学报 2019年第9期70卷 3291-3299页

作者：梁咏诗赵香龙秦强郭屹程易北京低碳清洁能源研究院北京102211 清华大学化学工程系北京100084

利用cpfd(computational particle fluid dynamics)模拟方法对三维、全尺寸的气流床气化炉进行了模拟计算,建立起了适用于cpfd模拟方法的气化模拟模型。模拟结果与实验数据相一致,说明模型基本准确且cpfd模拟方法适用于气流床气化过程... 详细信息

利用cpfd(computational particle fluid dynamics)模拟方法对三维、全尺寸的气流床气化炉进行了模拟计算,建立起了适用于cpfd模拟方法的气化模拟模型。模拟结果与实验数据相一致,说明模型基本准确且cpfd模拟方法适用于气流床气化过程的模拟。借由cpfd模拟方法给出了颗粒相在气化炉中的具体反应历程及颗粒停留时间的概率分布;结果表明,在单喷嘴顶喷的气化炉中,同时存在颗粒相的轴向流动短路及返混,短路主要发生在炉中心区域;颗粒在炉中心区域反应剧烈而边壁区域反应则很缓慢,而且从气化炉流出的第一股短路颗粒主要由充分反应了的粉煤颗粒构成。

关键词：气流床气化炉 cpfd模拟气化反应颗粒停留时间

基于cpfd方法的660MW超临界CFB锅炉循环回路均匀性研究

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动力工程学报 2023年第1期43卷 24-33页

作者：陈鸿伟黑成浩王俊武宋杨凡赵俊骅贾建东王稀光华北电力大学动力工程系河北保定071003 华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 华北电力大学保定市低碳高效发电技术重点实验室河北保定071003 苏晋朔州煤矸石发电有限公司山西朔州036006 保定市建筑设计院有限公司河北保定071000

采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法对某660 MW超临界循环流化床锅炉的炉膛、分离器和下部料腿进行了模拟,分析了锅炉负荷、分离器出口压力、一二次风配风和非均匀二次风对各回路固体流率的影响。结果表明:在稳定性分析中,压力模拟值与锅... 详细信息

采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法对某660 MW超临界循环流化床锅炉的炉膛、分离器和下部料腿进行了模拟,分析了锅炉负荷、分离器出口压力、一二次风配风和非均匀二次风对各回路固体流率的影响。结果表明:在稳定性分析中,压力模拟值与锅炉运行数据的平均偏差为9.6%,循环回路固体流率平均值与设计物料流量的平均相对偏差为9.49%;中间循环回路固体流率较高,回料口与中间分离器的非对应布置对左、右半炉的总固体流率影响不大;较高的分离器出口压力对不同回路固体流率的分布影响较大,当出口压力较低时,其影响减少;均匀性最好的配风比为50∶50,在此条件下,分离器固体流率的相对极差为5.97%;当炉膛中部的二次风量减少至24%时,相对极差减小到8.45%。

关键词：超临界循环流化床锅炉循环回路固体流率 cpfd模拟

CFB锅炉回料阀低频喘振的计算颗粒流体力学模拟

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热力发电 2018年第8期47卷 22-30页

作者：曾胜庭陈曦马琎晨赵海波广东粤电云河发电有限公司广东云浮527328 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

本文采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法对300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉进行数值模拟,主要目的是分析CFB锅炉回料阀低频喘振的根源,并通过优化回料阀的操作参数减小其低频振动的可能性。首先针对CFB锅炉在运行时回料阀发生低频喘振的现象... 详细信息

本文采用计算颗粒流体力学(cpfd)方法对300 MW机组循环流化床(CFB)锅炉进行数值模拟,主要目的是分析CFB锅炉回料阀低频喘振的根源,并通过优化回料阀的操作参数减小其低频振动的可能性。首先针对CFB锅炉在运行时回料阀发生低频喘振的现象,对CFB锅炉整体进行了全床尺度的数值模拟,对锅炉内部的气固流动进行了分析,研究锅炉内部系统压力平衡、物料平衡和固相体积分数分布,模拟结果显示回料阀喘振的根本原因是,回料阀内部的流化风速过高,导致其中发生固相输运不畅甚至反吹现象,引起回料阀进口压力波动,产生喘振。其次针对回料阀组件进行模拟,线性调整回料阀的操作风速(返料风和松动风),分析不同工况下回料阀的内部气固流体动力学规律和固体循环流量,提供回料阀在变工况下的基础数据和操作特性,确定合适的回料阀操作风速区间。最后,按照优化的回料阀操作参数对整体CFB锅炉进行了模拟,模拟结果表明CFB锅炉运行平稳,回料阀的压力波动明显减小,低频振动得到很好的控制。

关键词： CFB锅炉回料阀 cpfd模拟气固流动特性喘振气体反窜