机械网--不同STOKES数和初始条件对炉内固体颗

1 引言 煤粉锅炉炉膛中固体颗粒群主要由燃烧中的碳粒和熔融状态的灰粒构成。煤粒初始粒径1般在100mm以下，粒径散布通常呈Rosin-Rammler所描述的情势：Rx=100ebxn，其中的常数b, n由煤种的可磨度，设计煤粉细度和磨煤机类型决定。由于燃烧中爆裂破碎等缘由，煤粉颗粒及燃尽灰颗粒的粒径会产生或大或小的变化如果拆迁办强拆该怎么维权。不同粒径的固体颗粒在复杂的4角切圆炉膛气相流场中具有不同的弥散特性，即对炉内物理参数的散布有不同的影响。 在以往的研究中已对射流[1]或边界层[2]中不同Stokes数的稀相颗粒运动进行了较详细的分析。而对炉膛中进程的模拟，通常侧重于各种粒径颗粒运动整体效果的研究，或仅以平均粒径代表。本文通过数值方法侧重分析不同粒径颗粒在4角切圆煤粉炉膛中弥散特性的差异，并分析其与结渣、烟温偏差等问题的关系。最后本文还研究了由于燃烧器区流场结构空间变化剧烈，从不同喷口动身的颗粒运行轨迹的差异。2 数学模型及求解2.1 湍流运动方程 气相流场模拟采取k-e 湍流模型封闭的稳态不可压N-S雷诺时均方程模型。将通用曲线系N-S方程分别投影至笛卡尔系3个分量方向，得出强守恒、半转换型式动量守恒方程组。结合湍流模型方程写出通用表达式(公式中字母含义参见文[3])： 2.2 颗粒运动方程 采取改进颗粒随机轨道方法[4]模拟颗粒运动。根据炉膛内气-固活动特点和颗粒受各种力适用范围的分析[5]，忽视虚质量力、压力梯度力、Magnus力、Basset力等作用，假订单颗粒仅受阻力和重力作用，则 颗粒与固壁碰撞按弹性碰撞处理，切向和法向弹性恢复系数分别取0.95和0.9。忽视颗粒间碰撞，但考虑气-固耦合作用。2.3 数值求解方法 用数值方法生成贴体曲线网格以减小流场计算中伪分散误差[6]，基于同1套网格体系进行颗粒随机轨道计算。常微分方程组采取Adams-Moulton 的Gear方法求解。每个尺寸组分16000条轨道，在欧拉控制单元内，统计各尺寸颗粒的速度、浓度散布。3 研究对象及类似性3.1 研究对象 本课题组[10]已对某台670t/h锅炉炉膛进行了1:20倍冷态气固两相流模化研究。模型炉膛与原炉膛几何类似，水平截面为683×583mm，总高为2200mm，上部布置有屏式过热器角置燃烧器为大小同心圆布置，与邻墙夹角分别为38.5°和45.8°，分成间距为160mm的上下两组，各包括2对相间布置的1、2次风口，最上层为3次风口(见图1)。1、2、3次风动量比与原炉相同，速度分别为17m/s、25m/s和30m/s。固体颗粒取宽粒径散布（见图2）的玻璃珠(r =2990kg/m3)，总质量载荷约为0.023kg/kg（为满足PDA丈量对光路透射性要求，比锅炉实际工况要低）。颗粒入口初速取气相初速0.9倍。计算中颗粒共分6个尺寸组，本文对其中3种粒径(20mm、40mm、80mm)的运动特性进行对比分析。相应的Stokes数按式(4)计算，分别为0.07、0.3、1.2。取20mm颗粒的丈量结果与计算值进行对比。 3.2 模化条件与实际运行差异的分析 在保证主要物理因素类似的条件下（如几何类似农民房屋被强拆后如何处理，入口动量比相同等），以冷态实验与数值模化展开研究，以期取得对工程有价值的结论。分析中注意了实验和数值模化与锅炉实际运行条件的差异： （1）冷热态流场差异 由于目前研究方法和条件的限制，多数炉内空气场研究以几何类似的冷态模化为主，在分析结果时考虑其与热态的异同[7]。如冷热态水平切圆直径接近；燃烧器区热态射流衰减比冷态稍慢，燃烧器区上部则衰减稍快；热态轴向速度在中心处有较大的上升速度，而冷态则有回流区； （2）阻力系数差别 实际煤粉颗粒形状不规则，燃烧时颗粒表面存在Stephen流，使其阻力系数比冷态球形颗粒略大[8]。由于本文着眼于不同Stokes数颗粒的相对动态特点，认为其差别不影响讨论；&nbs资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章