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油页岩循环流化床流动及燃烧的数值模拟研究

冯军涛

  油页岩是一种高挥发分、低热值的潜在能源,它的储量折算成发热量在化石燃料中仅次于煤,有很大的利用价值。而半焦是油页岩干馏炼油之后的副产物,仍然具有一定的发热量。由于油页岩半焦本身挥发分低、灰分大,很难着火和燃尽。因此为了最大限度利用油页岩资源,可以将油页岩和半焦混合后送入循环流化床锅炉燃烧发电。 以东北电力大学油页岩研究中心设计和搭建的油页岩及其半焦混合燃烧循环流化床试验台为研究对象,建立了油页岩循环流化床流体力学模型、传热模型和燃烧模型。运用商业数值模拟软件Fluent,对该试验台炉膛内的气固流动特性和燃烧特性进行了模拟和讨论,为进一步实验和油页岩循环流化床锅炉大型化设计提供理论基础。 本文采用欧拉双流体模型,对炉膛内气固流动特性进行了数值模拟,分析了不同曳力模型对流态化过程的影响;得到了沿炉膛高度颗粒速度和浓度的非均匀分布规律,证明了其流动符合核-环结构;通过改变一次风速和颗粒粒径,分析了相应的颗粒速度和浓度的变化规律;对比了不同风速时炉内压力的模拟值和实验值,验证了模拟结果的合理性。 采用非预混燃烧模型,对炉膛内燃烧特性进行了数值模拟,分析了不同湍流模型对温度的影响;通过改变一二次风比率和颗粒粒径,得到了不同工况下的温度分布、组分分布以及燃尽曲线;对比分析了不同配比的页岩半焦混合燃料的燃烧特性,找到了最佳的混合比,达到最大限度利用油页岩的目的。……   
[关键词]:油页岩循环流化床;气固两相流;燃烧特性;数值模拟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:东北电力大学2011年