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在燃煤与环保矛盾日益突出的情况下,循环流化床(CFB)燃烧技术作为一种新型成熟的高效低污染清洁煤燃烧技术,得到了很大的发展,U型密封阀返料器是关系到循环流化床锅炉物料循环的关键部件之一,它的运行特性已受到越来越多研究者的关注。本课题应用CFD技术对循环流化床U型密封阀返料器内部气固两相流进行数值计算,分析内部流场分布特性,预测返料器的返料性能。
本文采用雷诺时均方程及标准k-ε湍流模型,对U型密封阀返料器进行结构化网格划分,应用有限体积法、一阶迎风格式对控制方程离散化处理,运用SIMPLE算法对离散方程进行求解。通过对U型密封阀返料器内部流场的数值试验,得到返料器内的浓度场、压力场、速度场等流场特性,分析返料风速、立管高度的变化对U型密封阀返料器性能的影响,得到以下结论:
1.返料器立管内物料可以有移动床和流化床两种流动状态,当返料风速较小时,立管内颗粒呈移动床流动,此时颗粒相浓度均匀,返料量稳定;增加返料风速,立管内颗粒呈流化床流动状态时,会伴随着鼓泡以及压力波动,返料量会表现出在一定范围内的波动。
2.返料器立管内颗粒在流化状态下运行时,立管高度是影响返料量的一个重要参数,立管高度太低不足以形成可以克服负压差的料封,导致返料不成功,增高立管高度,料封高度增加,增加了左右料位差,进而增加物料循环动力,返料量将随之增大,返料更通畅。
3.当立管内物料以流化状态返料时,会出现气体反窜。同一返料风速下,气体反窜量随料腿高度变化,立管越高气体反窜量越少;在一定立管高度下,气体反窜量随返料风速的增加而增加。