生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統的製作方法
2023-05-09 01:33:46 1
生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統，其方法包括步驟：建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型；對生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立生物質循環流化床鍋爐的網格模型；獲取生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速；根據這些參數以及歐拉雙流體模型、網格模型模擬生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程；通過所模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性。通過本發明，可以降低測量成本，縮短測量周期。
【專利說明】生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及生物質循環流化床鍋爐【技術領域】，特別是涉及一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統。
【背景技術】
[0002]生物質循環流化床燃燒技術從實驗室規模到大規模的商業化應用僅僅用了短短十幾年時間，對於燃燒生物質循環流化床鍋爐而言，其工業化進程更是迅速異常，正因為如此，在生物質循環流化床鍋爐的運行過程中會出現各種各樣的問題，運行的循環流化床鍋爐的常見故障有磨損、布風板洩漏、制粉系統和除灰渣系統故障等。在鍋爐各系統和輔機的運行問題中，爐膛水冷壁故障佔17 %，對流受熱面問題佔到22 %，氣固分離機構佔9 %，風煙系統佔7%，而這些問題的產生都與循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動特性密切相關。
[0003]因此，對於物質循環流化床鍋爐流動特性的研究就顯得至關重要，它直接關係著循環流化床鍋爐的參數的選擇和運行工況的設計，影響著輔機的能耗、床內的受熱面的磨損、床內傳熱以及溫度分布等各方面的問題。
[0004]由於不同的循環流化床鍋爐有著不同的流化風速，固體顆粒循環倍率等操作條件，又因為燃料的種類，粒徑等不同的氣固參數的差異，使得循環流化床的氣-固兩相流的流體特性十分複雜，若採用傳統的實驗手段進行生物質循環流化床鍋爐流動特性測量的方式，周期長、投資高、難以清楚地描述生物質循環流化床內氣-固兩相流的流動特性。
【發明內容】
[0005]基於此，本發明的目的在於提供一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法和系統，可以降低測量成本，縮短測量周期。
[0006]本發明的目的通過如下技術方案實現:
[0007]—種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法，包括如下步驟:
[0008]建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；
[0009]根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0010]對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型；
[0011]獲取所述生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速；
[0012]根據所述歐拉雙流體模型、網格模型、氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速對所述生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程進行模擬；
[0013]通過所模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性。[0014]一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統，包括:
[0015]第一建立模塊，用於建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；
[0016]第二建立模塊，用於根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0017]劃分模塊，用於對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分，建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型；
[0018]獲取模塊，用於獲取所述生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速；
[0019]模擬模塊，用於根據所述歐拉雙流體模型、網格模型、氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速模擬所述生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程；
[0020]處理模塊，用於通過所述模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性。
[0021]依據上述本發明的方案，其是建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型，根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型，對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型，獲取所述生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速，根據所述歐拉雙流體模型、網格模型、氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速模擬所述生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程，通過所模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性，由於建立了歐拉雙流體模型以及全尺寸模型，可以在進行了網格劃後，根據獲取的各相關參數(氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速)進行生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程進行模擬，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性，通過改變相關參數，可得出不同參數條件下生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動特性，對指導生物質循環流化床運行提供了依據，且不需要進行現場試驗，省去了試驗裝置開支，相比傳統的試驗方法降低了測量成本，縮短了測量周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法實施例的流程示意圖；
[0023]圖2為生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型的結構示意圖；
[0024]圖3為圖2中的全尺寸模型對應的網格模型的示意圖；
[0025]圖4為床層壓力變化沿爐膛高度分布示意圖；
[0026]圖5為爐膛前牆固相顆粒體積分數的分布示意圖；
[0027]圖6為爐膛後牆固相顆粒體積分數的分布示意圖；
[0028]圖7為爐膛前後牆Y向速度隨軸向高度方向的分布示意圖；
[0029]圖8為過渡區左右牆側附近固相速度沿Y軸向的分布示意圖；
[0030]圖9為過渡區左右牆側附近固相速度沿X軸向的分布示意圖；
[0031]圖10為本發明的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統實施例的結構示意圖。【具體實施方式】
[0032]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步闡述，但本發明的實現方式不限於此。
[0033]參見圖1所示，為本發明的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法實施例的流程示意圖。如圖1所述，本實施例中的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法包括如下步驟:
[0034]步驟SlOl:建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；
[0035]在本發明實施例中，採用的用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的計算模型為歐拉雙流體模型；歐拉雙流體模型將顆粒相處理為類似流體的連續相(擬流體)，即認為顆粒相是與真實流體相互滲透的擬流體，包含的控制方程如下:
[0036]I)連續性方程:
[0037]氣相的連續性方程如⑴式所示；
[0038]
【權利要求】
1.一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法，其特徵在於，包括如下步驟:建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型；對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型；獲取所述生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速；根據所述歐拉雙流體模型、網格模型、氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速模擬所述生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程；通過所述模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性。
2.根據權利要求1所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法，其特徵在於，所述根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型包括步驟:獲取生物質循環流化床鍋爐的布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸；將所述布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預設比例縮小，根據所述高度以及所述截面尺寸縮小後的值建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型。
3.根據權利要求1所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法，其特徵在於，所述對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型包括步驟:根據預設的測量速度以及測量精度確定網格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型。
4.根據權利要求1所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量方法，其特徵在於:所述氣體參數包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復係數；所述顆粒參數包括滑動摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數包括入口邊界條件參數、出口邊界條件參數壁面和流體間的邊界條件參數。
5.一種生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統，其特徵在於，包括:第一建立模塊，用於建立用於模擬生物質循環流化床鍋爐流動特性的歐拉雙流體模型；第二建立模塊，用於根據生物質循環流化床鍋爐的結構參數建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型；劃分模塊，用於對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分，建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型；獲取模塊，用於獲取所述生物質循環流化床鍋爐對應的氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速；模擬模塊，用於根據所述歐拉雙流體模型、網格模型、氣體參數、顆粒參數、邊界條件參數、初始風速模擬所述生物質循環流化床鍋爐內的氣-固兩相的流動過程；處理模塊，用於通過所述模擬的流動過程，測量爐膛內氣-固兩相的速度場分布規律，得到生物質循環流化床鍋爐的流動特性。
6.根據權利要求5所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統，其特徵在於，所述第二建立模塊獲取生物質循環流化床鍋爐的布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸，將所述布風板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預設比例縮小，根據所述高度以及所述截面尺寸縮小後的值建立所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型。
7.根據權利要求5所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統，其特徵在於，所述劃分模塊根據預設的測量速度以及測量精度確定網格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對所述生物質循環流化床鍋爐的全尺寸模型進行網格劃分建立所述生物質循環流化床鍋爐的網格模型。
8.根據權利要求5所述的生物質循環流化床鍋爐流動特性測量系統，其特徵在於:所述氣體參數包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復係數；所述顆粒參數包括滑動摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數包括入口邊界條件參數、出口邊界條件參數壁面和流體間的邊界條件參數。.
【文檔編號】G01M10/00GK103439081SQ201310369600
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】李德波 申請人:廣東電網公司電力科學研究院