第32卷第9期
2011年9月
文章编号：0254-0096(2011)09-1344-05
太阳能学报 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA
Vol.32, No.9 Sep-,2011
秸秆直燃锅炉气相流场数值模拟与停留时间计算
财
周鹭，赵长遂，任强强，吴新，刘博，
（东南大学能源与环境学院，南京210096）
摘要：采用计算流体动力学方法对某电厂75Vh秸秆直燃锅炉建立了实际尺寸的冷态数学模型并用现场数据加以验证。模拟示踪剂脉冲进样，通过监测炉膛出口示踪剂质量流率的变化，计算气体在炉膛内的停留时间。结果显示：随着总风量的减小，气体平均停留时间增加；在所研究的工况内，总风量不变时，二次风比例的增大对平均停
留时间的影响不大，但停留时间分布曲线呈现早出峰、低峰值、长拖尾的现象，说明气体混合更均匀。关键调：秸秆直燃锅炉；流场；计算流体动力学；二次风；气体停留时间
中图分类号：TK6 0引言
文献标识码：A
数值模拟可方便获得。
本文针对某台75/h水冷振动炉排秸秆直燃锅
生物质不但可以替代部分化石燃料，而且燃烧
时不增加大气中二氧化碳含量，燃烧后的灰还可直接还田或生产复合肥料",2)，具有重要的现实意义，从而引起科研工作者的极大关注。YinCG等[1] 对生物质直燃锅炉及其建模的发展现状做了详细综述；VanDerLans等[3]对移动和固定床层上秸秆燃烧过程建立二维数学模型，用实验室规模的固定床实验数据进行验证；KaerSk(4)采用商业软件CFX 对33MW秸秆直燃炉排锅炉进行数值模拟，认为炉内混合程度较差是污染物排放量和飞灰含碳量较高的主要原因。我国对生物质直燃发电技术的研究起步较晚，暂未形成规模，在数值模拟方面的研究也较少。余昭胜等[3]利用FLIC和FLUENT软件对秸秆直燃锅炉内的燃烧过程进行数值模拟，并研究了一、二次风风量配比对燃烧的影响。对燃烧过程而言，为了达到较好的燃烧效果，一般采用“3T”原则，即将楚烧温度、气体瑞流程度和气体停留时间作为燃烧的主要控制因素。前人对不同对象中的气体停留时间进行了一系列实验测量[6.7]和模拟计算(8-10] 但详细研究秸秆直燃锅炉炉内气体停留时间的研究还未见报道。限于现场测试条件，直接测定气体在炉内的停留时间分布（RTD)较难实现，而通过CFD
收稿日期：2009-09-27
基金项目：江苏省科技成果转化专项资金项目（BA2007023）
炉，在可靠的冷态空气流场实验数据基础上，建立实际尺寸的数学模型，并模拟示踪剂脉冲进样，计算气体停留时间分布和平均停留时间，考察总风量和一、二次风配比的影响，以了解炉内详细的流体动力学行为和宏观混合特性，有助于锅炉的设计和运行。
研究对象
模拟对象为75Vh水冷振动炉排秸秆直燃锅炉，炉膛断面尺寸（宽×深）为6130mm×5800mm，锅筒中心线标高为32000mm，炉膛结构示意图如图1。水冷振动炉排与水平夹角呈12°，炉排面上开有小
飞护腺出口比
前上
二次风入口
前下后
一次风入口
排渣口
图1锅炉炉膛结构示意图
Fig. 1Schematic diagram of the boiler fumace
通讯作者：赵长遂（1945一），男，教授、博士生导师，主要从事洁净煤发电、生物质能利用及大气污染控制方面的研究。
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