生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法和系統(tǒng)，其方法包括步驟：建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對(duì)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；根據(jù)這些參數(shù)以及歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程；通過所模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性。通過本發(fā)明，可以降低測量成本，縮短測量周期。
【專利說明】生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)循環(huán)流化床燃燒技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用僅僅用了短短十幾年時(shí)間，對(duì)于燃燒生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐而言，其工業(yè)化進(jìn)程更是迅速異常，正因?yàn)槿绱?，在生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐的常見故障有磨損、布風(fēng)板泄漏、制粉系統(tǒng)和除灰渣系統(tǒng)故障等。在鍋爐各系統(tǒng)和輔機(jī)的運(yùn)行問題中，爐膛水冷壁故障占17 %，對(duì)流受熱面問題占到22 %，氣固分離機(jī)構(gòu)占9 %，風(fēng)煙系統(tǒng)占7%，而這些問題的產(chǎn)生都與循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)特性密切相關(guān)。
[0003]因此，對(duì)于物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的研究就顯得至關(guān)重要，它直接關(guān)系著循環(huán)流化床鍋爐的參數(shù)的選擇和運(yùn)行工況的設(shè)計(jì)，影響著輔機(jī)的能耗、床內(nèi)的受熱面的磨損、床內(nèi)傳熱以及溫度分布等各方面的問題。
[0004]由于不同的循環(huán)流化床鍋爐有著不同的流化風(fēng)速，固體顆粒循環(huán)倍率等操作條件，又因?yàn)槿剂系姆N類，粒徑等不同的氣固參數(shù)的差異，使得循環(huán)流化床的氣-固兩相流的流體特性十分復(fù)雜，若采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段進(jìn)行生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量的方式，周期長、投資高、難以清楚地描述生物質(zhì)循環(huán)流化床內(nèi)氣-固兩相流的流動(dòng)特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法和系統(tǒng)，可以降低測量成本，縮短測量周期。
[0006]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法，包括如下步驟:
[0008]建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；
[0009]根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0010]對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0011]獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；
[0012]根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程進(jìn)行模擬；
[0013]通過所模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性。[0014]一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)，包括:
[0015]第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；
[0016]第二建立模塊，用于根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；
[0017]劃分模塊，用于對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；
[0018]獲取模塊，用于獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；
[0019]模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程；
[0020]處理模塊，用于通過所述模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性。
[0021]依據(jù)上述本發(fā)明的方案，其是建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型，根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型，對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型，獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速，根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程，通過所模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性，由于建立了歐拉雙流體模型以及全尺寸模型，可以在進(jìn)行了網(wǎng)格劃后，根據(jù)獲取的各相關(guān)參數(shù)(氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速)進(jìn)行生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程進(jìn)行模擬，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性，通過改變相關(guān)參數(shù)，可得出不同參數(shù)條件下生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)特性，對(duì)指導(dǎo)生物質(zhì)循環(huán)流化床運(yùn)行提供了依據(jù)，且不需要進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，省去了試驗(yàn)裝置開支，相比傳統(tǒng)的試驗(yàn)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(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法實(shí)施例的流程示意圖；
[0023]圖2為生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖2中的全尺寸模型對(duì)應(yīng)的網(wǎng)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為爐膛前墻固相顆粒體積分?jǐn)?shù)的分布示意圖；
[0027]圖6為爐膛后墻固相顆粒體積分?jǐn)?shù)的分布示意圖；
[0028]圖7為爐膛前后墻Y向速度隨軸向高度方向的分布示意圖；
[0029]圖8為過渡區(qū)左右墻側(cè)附近固相速度沿Y軸向的分布示意圖；
[0030]圖9為過渡區(qū)左右墻側(cè)附近固相速度沿X軸向的分布示意圖；
[0031]圖10為本發(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式不限于此。
[0033]參見圖1所示，為本發(fā)明的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法實(shí)施例的流程示意圖。如圖1所述，本實(shí)施例中的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法包括如下步驟:
[0034]步驟SlOl:建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；
[0035]在本發(fā)明實(shí)施例中，采用的用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的計(jì)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(xù)相(擬流體)，即認(rèn)為顆粒相是與真實(shí)流體相互滲透的擬流體，包含的控制方程如下:
[0036]I)連續(xù)性方程:
[0037]氣相的連續(xù)性方程如⑴式所示；
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法，其特征在于，包括如下步驟:建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程；通過所述模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法，其特征在于，所述根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型包括步驟:獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸；將所述布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預(yù)設(shè)比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小后的值建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法，其特征在于，所述對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型包括步驟:根據(jù)預(yù)設(shè)的測量速度以及測量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量方法，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復(fù)系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動(dòng)摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。
5.一種生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)，其特征在于，包括:第一建立模塊，用于建立用于模擬生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性的歐拉雙流體模型；第二建立模塊，用于根據(jù)生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型；劃分模塊，用于對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型；獲取模塊，用于獲取所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐對(duì)應(yīng)的氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速；模擬模塊，用于根據(jù)所述歐拉雙流體模型、網(wǎng)格模型、氣體參數(shù)、顆粒參數(shù)、邊界條件參數(shù)、初始風(fēng)速模擬所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的氣-固兩相的流動(dòng)過程；處理模塊，用于通過所述模擬的流動(dòng)過程，測量爐膛內(nèi)氣-固兩相的速度場分布規(guī)律，得到生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的流動(dòng)特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二建立模塊獲取生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸，將所述布風(fēng)板到爐頂中心的高度、爐膛的截面尺寸按照預(yù)設(shè)比例縮小，根據(jù)所述高度以及所述截面尺寸縮小后的值建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)，其特征在于，所述劃分模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的測量速度以及測量精度確定網(wǎng)格劃分的疏密程度，按照所述疏密程度對(duì)所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的全尺寸模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分建立所述生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的網(wǎng)格模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐流動(dòng)特性測量系統(tǒng)，其特征在于:所述氣體參數(shù)包括氣體密度、氣體粘度、彈性恢復(fù)系數(shù)；所述顆粒參數(shù)包括滑動(dòng)摩擦角、孔隙率、顆粒堆積密度、顆粒直徑；所述邊界條件參數(shù)包括入口邊界條件參數(shù)、出口邊界條件參數(shù)壁面和流體間的邊界條件參數(shù)。.
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK103439081SQ201310369600
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李德波 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院