生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法和系统，其方法包括步骤：建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型；对生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立生物质循环流化床锅炉的网格模型；获取生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速；根据这些参数以及欧拉双流体模型、网格模型模拟生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程；通过所模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性。通过本发明，可以降低测量成本，缩短测量周期。
【专利说明】生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质循环流化床锅炉【技术领域】，特别是涉及一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法和系统。
【背景技术】
[0002]生物质循环流化床燃烧技术从实验室规模到大规模的商业化应用仅仅用了短短十几年时间，对于燃烧生物质循环流化床锅炉而言，其工业化进程更是迅速异常，正因为如此，在生物质循环流化床锅炉的运行过程中会出现各种各样的问题，运行的循环流化床锅炉的常见故障有磨损、布风板泄漏、制粉系统和除灰渣系统故障等。在锅炉各系统和辅机的运行问题中，炉膛水冷壁故障占17 %，对流受热面问题占到22 %，气固分离机构占9 %，风烟系统占7%，而这些问题的产生都与循环流化床锅炉内的气-固两相的流动特性密切相关。
[0003]因此，对于物质循环流化床锅炉流动特性的研究就显得至关重要，它直接关系着循环流化床锅炉的参数的选择和运行工况的设计，影响着辅机的能耗、床内的受热面的磨损、床内传热以及温度分布等各方面的问题。
[0004]由于不同的循环流化床锅炉有着不同的流化风速，固体颗粒循环倍率等操作条件，又因为燃料的种类，粒径等不同的气固参数的差异，使得循环流化床的气-固两相流的流体特性十分复杂，若采用传统的实验手段进行生物质循环流化床锅炉流动特性测量的方式，周期长、投资高、难以清楚地描述生物质循环流化床内气-固两相流的流动特性。
【发明内容】
[0005]基于此，本发明的目的在于提供一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法和系统，可以降低测量成本，缩短测量周期。
[0006]本发明的目的通过如下技术方案实现:
[0007]—种生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法，包括如下步骤:
[0008]建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；
[0009]根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型；
[0010]对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型；
[0011]获取所述生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速；
[0012]根据所述欧拉双流体模型、网格模型、气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速对所述生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程进行模拟；
[0013]通过所模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性。[0014]一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统，包括:
[0015]第一建立模块，用于建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；
[0016]第二建立模块，用于根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型；
[0017]划分模块，用于对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分，建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型；
[0018]获取模块，用于获取所述生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速；
[0019]模拟模块，用于根据所述欧拉双流体模型、网格模型、气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速模拟所述生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程；
[0020]处理模块，用于通过所述模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性。
[0021]依据上述本发明的方案，其是建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型，根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型，对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型，获取所述生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速，根据所述欧拉双流体模型、网格模型、气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速模拟所述生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程，通过所模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性，由于建立了欧拉双流体模型以及全尺寸模型，可以在进行了网格划后，根据获取的各相关参数(气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速)进行生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程进行模拟，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性，通过改变相关参数，可得出不同参数条件下生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动特性，对指导生物质循环流化床运行提供了依据，且不需要进行现场试验，省去了试验装置开支，相比传统的试验方法降低了测量成本，缩短了测量周期。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法实施例的流程示意图；
[0023]图2为生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型的结构示意图；
[0024]图3为图2中的全尺寸模型对应的网格模型的示意图；
[0025]图4为床层压力变化沿炉膛高度分布示意图；
[0026]图5为炉膛前墙固相颗粒体积分数的分布示意图；
[0027]图6为炉膛后墙固相颗粒体积分数的分布示意图；
[0028]图7为炉膛前后墙Y向速度随轴向高度方向的分布示意图；
[0029]图8为过渡区左右墙侧附近固相速度沿Y轴向的分布示意图；
[0030]图9为过渡区左右墙侧附近固相速度沿X轴向的分布示意图；
[0031]图10为本发明的生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统实施例的结构示意图。【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例及附图对本发明作进一步阐述，但本发明的实现方式不限于此。
[0033]参见图1所示，为本发明的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法实施例的流程示意图。如图1所述，本实施例中的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法包括如下步骤:
[0034]步骤SlOl:建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；
[0035]在本发明实施例中，采用的用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的计算模型为欧拉双流体模型；欧拉双流体模型将颗粒相处理为类似流体的连续相(拟流体)，即认为颗粒相是与真实流体相互渗透的拟流体，包含的控制方程如下:
[0036]I)连续性方程:
[0037]气相的连续性方程如⑴式所示；
[0038]
【权利要求】
1.一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法，其特征在于，包括如下步骤:建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型；对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型；获取所述生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速；根据所述欧拉双流体模型、网格模型、气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速模拟所述生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程；通过所述模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性。
2.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法，其特征在于，所述根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型包括步骤:获取生物质循环流化床锅炉的布风板到炉顶中心的高度、炉膛的截面尺寸；将所述布风板到炉顶中心的高度、炉膛的截面尺寸按照预设比例缩小，根据所述高度以及所述截面尺寸缩小后的值建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型。
3.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法，其特征在于，所述对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型包括步骤:根据预设的测量速度以及测量精度确定网格划分的疏密程度，按照所述疏密程度对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型。
4.根据权利要求1所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量方法，其特征在于:所述气体参数包括气体密度、气体粘度、弹性恢复系数；所述颗粒参数包括滑动摩擦角、孔隙率、颗粒堆积密度、颗粒直径；所述边界条件参数包括入口边界条件参数、出口边界条件参数壁面和流体间的边界条件参数。
5.一种生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统，其特征在于，包括:第一建立模块，用于建立用于模拟生物质循环流化床锅炉流动特性的欧拉双流体模型；第二建立模块，用于根据生物质循环流化床锅炉的结构参数建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型；划分模块，用于对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分，建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型；获取模块，用于获取所述生物质循环流化床锅炉对应的气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速；模拟模块，用于根据所述欧拉双流体模型、网格模型、气体参数、颗粒参数、边界条件参数、初始风速模拟所述生物质循环流化床锅炉内的气-固两相的流动过程；处理模块，用于通过所述模拟的流动过程，测量炉膛内气-固两相的速度场分布规律，得到生物质循环流化床锅炉的流动特性。
6.根据权利要求5所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统，其特征在于，所述第二建立模块获取生物质循环流化床锅炉的布风板到炉顶中心的高度、炉膛的截面尺寸，将所述布风板到炉顶中心的高度、炉膛的截面尺寸按照预设比例缩小，根据所述高度以及所述截面尺寸缩小后的值建立所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型。
7.根据权利要求5所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统，其特征在于，所述划分模块根据预设的测量速度以及测量精度确定网格划分的疏密程度，按照所述疏密程度对所述生物质循环流化床锅炉的全尺寸模型进行网格划分建立所述生物质循环流化床锅炉的网格模型。
8.根据权利要求5所述的生物质循环流化床锅炉流动特性测量系统，其特征在于:所述气体参数包括气体密度、气体粘度、弹性恢复系数；所述颗粒参数包括滑动摩擦角、孔隙率、颗粒堆积密度、颗粒直径；所述边界条件参数包括入口边界条件参数、出口边界条件参数壁面和流体间的边界条件参数。.
【文档编号】G01M10/00GK103439081SQ201310369600
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】李德波 申请人:广东电网公司电力科学研究院