秸稈顆粒流化特性的數值模擬分析

摘要： 在農作物秸稈的流化床燃燒發電應用中，秸稈顆粒在床內的氣、固兩相流動特性會對燃燒、積灰情況等產生影響。該文采用ANSYS FLUENT軟件對秸稈顆粒在流化床內的流化特性進行數值模擬，分析顆粒直徑對最小流化速度的影響，得到了隨直徑變化的最小流化風速特性。模擬結果能夠為秸稈流化床鍋爐的優化設計和運行提供指導。

關鍵詞：流化床；秸稈顆粒；流化特性；數值模擬

周文平. 秸稈顆粒流化特性的數值模擬分析[J]. 農業工程技術，2017，37（26）：23-24.

在農作物秸稈的綜合利用中，流化床燃燒發電由于獨特的優點而具有較好的應用前景[1-2]。但相對于傳統的煤粉流化床發電，農作物秸稈燃料具有密度較小、粉碎效果較差、質地較疏松等特有的性質[3]，在實際利用過程中容易導致顆粒在流化床內流化失敗，引起嚴重的后果。

引發流化失敗的主要原因是入口流化風對秸稈顆粒的曳力不足以克服顆粒重力及相對運動阻力[4]。對曳力及顆粒間的運動阻力的模擬非常關鍵。本文采用商用軟件ANSYS FLUENT，對秸稈顆粒在流化床內的流化特性進行數值模擬，分析顆粒直徑對最小流化速度的影響，為秸稈流化床鍋爐的優化設計和運行提供指導。

1 計算模型

由于氣固相間沒有質量的交換，因此可將顆粒相看作一種假想的連續介質，使其也具備與氣相相似的動力學特性，從而可用連續方程及動量方程描述顆粒的運動[5]。

1.1 控制方程

連續方程為：

其中，下標g表示氣相，s表示固相，ρ是密度，α是相體積分數，V是相的速度矢量。……