基于cfb锅炉的冷模试验台及三维流场模拟方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及CFB锅炉模拟试验技术领域，特别设及一种基于CFB锅炉的冷模试验 台及=维流场模拟方法。
【背景技术】
[0002] 循环流化床（简称CFB)锅炉是近=十年来发展起来的一种新型洁净煤燃烧设备， 具有污染物排放及控制成本低、燃料适应范围广、调峰能力强、燃烧效率高等优点，特别是 对于劣质煤的燃烧，具有很好的节能和环保效能。循环流化床燃烧技术是洁净煤技术中最 具商业化潜力、污染排放控制成本最低的技术，同时由于煤种适应性强，也是消纳煤炭生产 带来的大量煤杆石的最有效手段，因此得到了广泛的使用。为了实现循环流化床锅炉的优 化，必须对循环流化床锅炉内的流场进行研究，因而设计出一套方便流场研究的试验装置 尤为必要。
【发明内容】
[0003] 基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于CFB锅炉的冷模试验台， 能模拟出era锅炉的流场，便于流场研究的进行。
[0004] 其技术方案如下：
[0005] 一种基于CFB锅炉的冷模试验台，包括测试箱体、发料装置、分离装置、返料装置、 鼓风机、引风机，所述测试箱体包括依次连通的进风室、密相区室、稀相区室、出口室，所述 发料装置与密相区室连通，且通过调节发料装置能改变发料速率，所述分离装置的进气口 与出口室连通，所述分离装置的回流口与返料装置的入口连通，所述分离装置的排出口与 引风机连接，所述返料装置的出口与密相区室连通，所述鼓风机与进风室连接，且通过调节 鼓风机能改变流化风速。
[0006] 在其中一个实施例中，所述密相区室、稀相区室的侧壁采用透明或半透明材料制 成。
[0007] 在其中一个实施例中，所述密相区室、稀相区室的侧壁采用有机玻璃制成。
[000引在其中一个实施例中，所述基于CFB锅炉的冷模试验台还包括若干玻璃微珠，玻 璃微珠的密度为2. 4-2. 6g/cm3,玻璃微珠的直径小于8mm。
[0009] 在其中一个实施例中，所述分离装置为旋风式分离器。
[0010] 在其中一个实施例中，所述返料装置为U型返料器。
[0011] 在其中一个实施例中，所述进风室与密相区室、密相区室与稀相区室、稀相区室与 出口室之间通过法兰可拆卸连接。
[0012] 在其中一个实施例中，所述基于CFB锅炉的冷模试验台还包括支撑结构架，所述 测试箱体竖直安装在支撑结构架上。
[0013] 在其中一个实施例中，所述基于CFB锅炉的冷模试验台还包括控制装置，所述控 制装置分别与发料装置、返料装置、鼓风机、引风机电性连接。
[0014] 本发明还提供一种基于CFB锅炉的=维流场模拟方法，能模拟出基于冷模试验台 的=维流场，得到颗粒的动态化流动过程。该方法包括W下步骤：
[0015] 建立用于模拟冷模试验台流场的计算模型；
[0016] 对所述计算模型进行网格划分，得到对应的网格模型；
[0017] 设置所述网格模型的初始边界条件；
[001引根据设置了初始边界条件后的网格模型，采用CP抑数值模拟算法模拟出S维流 场；
[0019] 将S维流场与冷模试验台流场进行对比，若两者偏差大于预定值，则重复上述步 骤。
[0020] 下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：
[0021] 上述基于CFB锅炉的冷模试验台，物料经过发料装置送入密相区室中，鼓风机朝 进风室中送风，物料流化后被空气夹带在测试箱体中向上运动到达稀相区室和出口室，在 测试箱体的不同高度，部分大颗粒将沿着测试箱体内壁滑落，形成物料的内循环；较小的颗 粒随空气进入分离装置中进行分离，绝大部分的大颗粒被分离下来，由返料装置再次回到 密相区中，形成物料的外循环；而未流化的大颗粒沉积在测试箱体的底部成为床料等待流 化，发料速度和流化风速能够调节，能够很好地模拟出CFB锅炉的流场，为开展流场研究提 供便利。
[0022] 上述基于CFB锅炉的S维流场模拟方法，采用先进的CP抑数值模拟算法模拟出 基于冷模试验台的=维流场，得出=维流场后与冷模试验台的实际流场进行直接的对比验 证，保证模拟结果的准确性，为CFB锅炉的优化提供技术上的指导。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例所述的基于CFB锅炉的冷模试验台的结构示意图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 1、测试箱体，2、发料装置，3、分离装置，4、返料装置，5、支撑结构架，10、进风室， 11、密相区室，12、稀相区室，13、出口室，30、进气口，31、回流口，32、排出口。
【具体实施方式】
[0026] 下面对本发明的实施例进行详细说明：
[0027] 如图1所示，本实施例所述的基于CFB锅炉的冷模试验台，包括测试箱体1、发料 装置2、分离装置3、返料装置4、鼓风机（未画出）、引风机（未画出），所述测试箱体1包 括依次连通的进风室10、密相区室11、稀相区室12、出口室13,所述发料装置2与密相区室 11连通，且通过调节发料装置2能改变发料速率，所述分离装置3的进气口 30与出口室13 连通，所述分离装置3的回流口 31与返料装置4的入口连通，所述分离装置3的排出口 32 与引风机连接，所述返料装置4的出口与密相区室11连通，所述鼓风机与进风室10连接， 且通过调节鼓风机能改变流化风速。上述基于CFB锅炉的冷模试验台，物料经过发料装置 2送入密相区室11中，鼓风机朝进风室10中送风，物料流化后被空气夹带在测试箱体1中 向上运动到达稀相区室12和出口室13,在测试箱体1的不同高度，部分大颗粒将沿着测试 箱体1内壁滑落，形成物料的内循环；较小的颗粒随空气进入分离装置3中进行分离，绝大 部分的大颗粒被分离下来，由返料装置4再次回到密相区中，形成物料的外循环；而未流化 的大颗粒沉积在测试箱体1的底部成为床料等待流化，发料速度和流化风速能够调节，能 够很好地模拟出CFB锅炉的流场，为开展流场研究提供便利。
[002引在本实施例中，所述密相区室11、稀相区室12的侧壁采用透明或半透明材料制 成，方便观察测试箱体1中的流场情况。优选的，所述密相区室11、稀相区室12的侧壁采用 有机玻璃制成，侧壁之间采用=氯甲烧粘合，易于装配组合，牢固可靠。
[0029] 本实施例所述的基于CFB锅炉的冷模试验台还包括若干玻璃微珠，玻璃微珠的密 度为2. 4-2. 6g/cm3,玻璃微珠的直径小于8mm，W玻璃微珠模拟现场使用的物料，能保持整 个装置的整洁度。当然，也可W使用细沙作为物料，不同类型的物料都应该在本发明的保护 范围之内。所述进风室10与密相区室11、密相区室11与稀相区室12、稀相区室12与出口 室13之间通过法兰可拆卸连接，拆装方便。法兰之间垫有橡胶密封垫片，保证不漏气。
[0030] 如图1所示，所述分离装置3为旋风式分离器。分离装置3是循化流化床锅炉的 关键设备之一，它的结构影响锅炉的布局及体积。本实施例采用的旋风式分离器结构简单， 材质为有机玻璃，具有压降低和分离效率高的优点。所述返料装置4为U型返料器。返料 器是循环流化床锅炉中的又一关键部件，它既是物料回送装置，又是阻气器，防止空气在返 料器中逆向流动，保证床内正常循环。本试验台我们采用的返料器是U型返料器，它是一 个小型流化床，通过风量调节使其保持鼓泡流化床状态，床内的颗粒物料悬浮起来，当悬浮 至溢流口处时，依靠重力流向密相区室11，完成回料过程，在立管下端形成的料柱封闭了气 体，使物料不能倒流回旋风式分离器。
[0031] 在本实施例中，所述基于CFB锅炉的冷模试验台还包括支撑结构架5,所述测试箱 体1竖直安装在支撑结构架5上，支撑结构架5由Z50X50X3角钢螺栓连接而成，支撑结 构架5按GB50017-2003《钢结构设计规范》进行设计，防震按8度设计。
[0032] 所述基于CFB锅炉的冷模试验台还包括控制装置，所述控制装置分别与发料装置 2、返料装置4、鼓风机、引风机电性连接。本实施例所述的控制装置采用PLC控制，并具有数 据采集、存储等功能。
[0033] a)对发料、一次风及返料进行控制；
[0034] b)测试箱体1负压控制，维持测试箱体1负压在一定范围内；。
[0035] C)料层差压控制；
[0036] d)安全联锁保护。
[0037] 安全联锁保护主要考虑因素：
[003引启动顺序为；引风机一鼓风机一发料装置2。
[0039] 停止顺序为；发料装置2 -鼓风机一引风机。
[0040]