燃煤機組耦合生物質直燃發電研究進展:非球形生物質大顆粒氣固兩相動力學模型

汪靖良,方慶艷,YIN Chungen,馬 侖,馬啟磊,喬 瑜,張 成,陳 剛

(1.華中科技大學 煤燃燒與低碳利用全國重點實驗室,湖北 武漢 430000;2.AAU Energy Aalborg University,Aalborg East 9220,Denmark;3.中國大唐集團科學技術研究總院有限公司 華東電力試驗研究院,安徽 合肥 230022)

0 引 言

自第一次工業革命以來,持續大規模化石燃料使用導致的污染物和溫室氣體排放[1-2],已對人類生存環境和可持續發展產生嚴重沖擊[3-4],引起國際社會廣泛且重點關注,各國先后提出了碳減排目標。2020年9月,在第七十五屆聯合國大會上,中國提出了力爭實現在2030年碳達峰和2060年碳中和的雙碳戰略和目標。早在2016年,我國《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》已開始推動我國CO2排放在2030年左右達到峰值的戰略[5]。為實現雙碳目標,必須進行能源革命,大力推進能源生產和消費轉型,轉向資源豐富的可再生能源[6]。生物質是世界上僅次于煤炭、石油和天然氣的第四大能源,儲量豐富,可再生和應用潛力大,碳排放接近碳中性,但實際利用率低[7]。目前,生物質能轉化與利用主要以熱化學轉化技術為主,分別為氣化、燃燒、熱解和液化[8]。與其他技術相比,熱化學轉化技術具有能耗少、轉化率高和易工業化等優勢[9]。

我國擁有世界先進水平且規模最大的清潔燃煤發電系統,其中,我國電力企業碳排放在所有工業行業中最大,電力行業排放51億t,占比46.37%[10]?！赌茉瓷a和消費革命戰略(2016—2030)》提出非化石能源發電量占全部發電量比重在2030年要達到60%以上[11]。但根據國家能源局發布《2022年全國電力工業統計數據》顯示我國燃煤發電仍占全部發電量的比重超過60%,這與國家戰略部署還有一定差距[12]。這主要是目前仍以煤為主的能源消費結構造成。為消除這一差距,除大力發展風力發電、太陽能發電、水力發電、核能發電以外,充分利用現有燃煤發電機組,將生物質與燃煤耦合發電是可行和現實的途徑之一,既符合雙碳目標又成本低廉,性價比高,同時,也可避免未來以新能源發電為主時這些機組由于碳排放指標和負荷限制導致的設備閑置。國家在“十三五”規劃中也提出中國電力行業需大力發展燃煤鍋爐摻燒生物質的燃燒技術[13]。

筆者圍繞燃煤機組耦合生物質直燃發電在非球形生物質大顆粒氣固兩相動力學模型方面的研究進展開展綜述,從國內外燃煤機組直燃耦合生物質發電技術的應用歷程出發,全面分析直燃耦合非球形生物質大顆粒數值模擬過程中存在的問題,并提出建議,為未來揭示生物質與煤粉直燃耦合過程中的顆粒輸運和熱轉化特性提供支撐和理論依據。

1 直燃耦合技術及應用

煤與生物質共燃技術是一種利用可再生資源[14]和溫室氣體減排的手段[15]。煤粉爐直燃耦合生物質只需適當改造現有裝置,即可促進鍋爐原料靈活性改變。生物質與煤混合燃燒發電不僅可實現CO2快速減排,還具備經濟、高效和環保等優點[16],較多國家已開展燃煤鍋爐與生物質燃料耦合研究并逐步推進商業化運行,有助于不可再生燃料逐步轉變成可再生燃料,農林業生物質直燃耦合燃燒是目前效率最高的一種耦合方式。這些技術在國外已積累了豐富的研究成果和實際電站的應用經驗,而我國這方面示范工程偏少,仍存在一些問題。

1.1 耦合燃燒技術

目前,農林生物質耦合燃煤發電技術主要有3種方式:直燃耦合、間接耦合和并聯耦合[17]。直燃耦合為在燃燒側實現混燒,將生物質燃料處理后與煤粉一起放入鍋爐燃燒的狀態;間接耦合是將生物質氣化或燃燒后形成氣體送入專用煤粉燃燒器進行耦合,需添加獨立氣化爐,摻混熱量比在3%左右;并聯耦合主要是煤與生物質分別在各自燃燒鍋爐產生蒸汽下一同進入推動汽輪機耦合發電,理論摻燒量為三者最高,但需增加生物質燃料鍋爐和汽輪機進汽管道。

與另外2種方式相比,直燃耦合具有以下優點[18]:① 耦合利用生物質的效率更高;② 利用電廠現有設備和系統,投資成本更低;③ 具備更好的環境優勢,如減少CO2、SO2、NOx排放等。直燃耦合最具前景,也是目前電廠的首選[19]。2018年8月,國家能源局和生態環境部印發《關于燃煤耦合生物質發電技改試點項目建設的通知》,強調加快直燃耦合生物質發電關鍵技術的研究開發[20]。

1.2 國內外直燃耦合生物質技術應用

燃煤機組耦合農林生物質發電技術主要在歐美等國應用較廣泛,大都采用直燃方式[21]。

目前,生物質耦合發電已在世界各國240多個電廠應用,其中48%電廠采用懸浮燃燒技術、24%電廠采用鼓泡流化床(Bubbling Fluidized Bed,BFB)、19%循環流化床(Circulating Fluid Bed,CFB)和9%爐排鍋爐技術[22]。在歐洲,懸浮燃燒技術在木質生物質耦合燃燒方面取得成功[23],其中英國Drax電廠代表性很強[24],經歷4次改造,2004年在單機5%的鍋爐最大連續蒸發量(Boiler Maxium Continuous Rating,BMCR)耦合燃燒改造,2008年對全部機組進行10% BMCR耦合燃燒改造,2012年前后對部分機組進行高比例耦合燃燒,燃料為秸稈及林業廢棄物制成的顆粒燃料,最終實現100%生物質燃燒改造,可穩定運行,未出現明顯結焦和腐蝕問題,投產運行后CO2年減排量減少200萬t,同時獲得了相應的政府補貼收益,環境和經濟效益顯著;2015年12月12日巴黎氣候協定誕生后,荷蘭、英國和丹麥等歐洲國相繼制定煤發電下碳排放為零的能源發展戰略規劃,現階段,歐洲的燃煤耦合農林生物質發電技術已轉向高比例摻混和大容量機組方向。美國生物質耦合發電技術應用也十分廣泛,如2017年美國Michigan電廠采用農業秸稈為摻燒燃料,采用專用燃燒器工藝實現了496 MW燃煤機組10%直接耦合,運行良好。其他國外典型燃煤機組直燃耦合農林生物質發電代表性應用情況見表1。

近20 a來,我國持續開展了燃煤鍋爐直燃耦合生物質燃燒發電工作。2004年,山東十里泉電廠對140 MW煤粉鍋爐進行摻燒改造,通過引進丹麥BWE公司獨立噴燃系統和生物質燃燒器,摻燒熱量比20%,將設計燃料小麥和玉米桿破碎后用氣力運輸的方式經生物質燃燒器送入爐內與煤粉實現摻燒,這也是國內首個燃煤機組耦合生物質秸稈發電的示范工程。2011年,陜西寶雞第二電廠在一臺300 MW旋流對沖燃煤鍋爐上摻燒了生物質成型顆粒,通過小幅改造,采用專用生物質制粉機,參照歐洲直接耦合案例,得到了陜西省政府政策支持。隨著雙碳目標提出,我國對燃煤耦合生物質發電政策開始陸續出臺(表2)。加之2021年燃煤價格大幅上漲,國內各燃煤電廠陸續啟動各類生物質摻燒項目。2021年12月華潤廣西賀州電廠設計最大摻燒量為10萬t秸稈生物質的1 000 MW項目機組投產,技術路線類似燃煤電廠污泥耦合及純生物質發電物料處理。2022年4月,國家能源集團河北龍山電廠600 MW燃煤機組鍋爐實現了摻燒核桃殼,采用類似寶雞第二電廠的技術路線。2022年11月,華能山東日照電廠也完成680 MW機組年摻燒量10萬t農林類秸稈生物質成型顆粒燃料項目的試運行階段,借鑒了歐洲電廠成功的耦合燃燒系統改造案例,安裝專用生物質燃燒器。2022年12月,大唐安徽淮北電廠借鑒山東十里泉電廠示范項目技術路線,燃煤機組耦合生物質發電項目完成年摻燒25萬t秸稈生物質試運行,也是目前國內首臺/套生物質散料直接破碎燃煤耦合摻燒項目,采用散料進廠,廠內破碎耦合燃燒的方式[25]。此外,國家能源集團山東壽光電廠“超超臨界燃煤鍋爐直接摻燒生物質燃料技術研究與工程示范”科技項目也開工建設,年設計農林廢棄生物質摻燒量達25萬t。

表2 中國對燃煤耦合生物質發電政策

國內現有燃煤鍋爐摻燒生物質項目的生物質摻燒量和摻燒比例均較低,且項目投運后實際摻燒量明顯小于設計摻燒量[11]。這受原料和技術因素影響,說明目前行業發展處于起步和驗證階段[26]。與煤相比,農林生物質與典型煤種的煤質參數對比[27]見表3,生物質具有不同特性[28],如不易破碎、流動性差、揮發分高、能量密度低、低灰熔融溫度等[29],為電廠燃煤鍋爐中直接耦合燃燒生物質帶來問題和挑戰[30],主要是生物質燃料儲運過程存在的有害氣體、自燃、粉塵污染、燃料破碎和輸運、燃燒組織、鍋爐受熱面積灰結渣與腐蝕[31]、SCR脫硝系統催化劑失活等[32]。由于國內燃煤鍋爐直接耦合燃燒生物質項目應用偏少、技術成熟度不足等,上述問題和挑戰還沒有成熟的解決方案[33]。

表3 農林生物質與典型煤種的煤質參數對比[27]Table 3 Comparison of coal quality parameters between agricultural and forestry biomass and typical coal types[27]

2 直燃耦合數值模擬

計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)已被證明是可用于清潔、高效燃燒過程設計、運行及優化的強有力工具[34-35]。生物質與煤粉在鍋爐中的耦合燃燒過程復雜,涉及氣固兩相湍流、顆粒運動、傳熱傳質、揮發分析出、氣相燃燒、焦炭燃燒、污染物生成等眾多物理化學過程[26],在國內目前缺乏成熟的技術方案和相關經驗的情況下,CFD提供了強大、經濟、有效的研究工具[36-37]。

生物質與煤粉直燃耦合燃燒涉及的氣固兩相流動對整個燃燒過程影響巨大,其中,準確模擬不規則、非球形生物質大顆粒的運動軌跡是準確模擬整個燃燒過程的基礎和關鍵。

但對于不規則、非球形生物質大顆粒,現有球形粒子運動模型過于簡單,難以適用。這是由于傳統煤粉燃燒模擬中使用的顆粒運動模型只求解顆粒平移運動方程,往往只保留曳力和重力[38]。然而,目前用于直燃耦合的生物質種類主要有生物果殼類(稻殼、谷殼、棉籽殼、油茶殼、桃殼和花生殼)、生物秸稈類(玉米桿、高粱桿、蘆葦桿、稻草、麥稈和豆類)、雜木類(樹木、枝葉、樹皮和木屑)、生物果芯類(玉米芯)等。這些生物質原料主要有2種破碎方式:① 直接粉碎成燃料,如采用秸稈粉碎與輸運系統(圖1),取樣得到典型秸稈顆粒(圖2),可近似為平均直徑約2 mm、平均長度約10 mm(單個顆粒最大長度約150 mm)的圓柱體[39]。② 由制粒設備壓制成具有高熱值和高密度的生物質顆粒成型燃料后再磨制成燃料,如采用2種破碎方式(圖3),來自實際懸浮燃燒電站鍋爐的生物質顆粒樣品如圖4所示,顆粒最大3 mm,顆粒平均粒徑900 μm,但仍為非球形。與傳統煤粉顆粒不同,這些生物質顆粒通常較大且非球形,如桿狀、棒狀、橢圓狀、片狀等不規則形狀。煤粉燃燒過程中氣固兩相模型模擬的煤粉顆粒跟隨性較好且連續,但非球形生物質大顆粒相對不連續,運動軌跡不同。導致現有模型無法準確模擬這些非球形生物質大顆粒的運動軌跡。與煤粉燃燒模型相比,生物質與煤粉耦合燃燒模型中首先要解決稀相流中非球形生物質大顆粒運動特殊的建模問題——非球形與球形顆粒氣固兩相動力學差異性[40]。

圖1 秸稈粉碎與輸運示意[35]Fig.1 Schematic diagram of straw crushing and transport[35]

圖2 從直燃鍋爐輸送管道中采集的破碎后的秸稈樣品[35]Fig.2 Crushed straw samples taken from a direct fired boiler conveyor line[35]

圖3 生物質成型顆粒燃料破碎的2種方式Fig.3 Two ways of biomass pellet fuel crushing

3 非球形顆粒氣固兩相流模型研究現狀

目前,CFD模擬氣固兩相流動方法主要是歐拉法和歐拉-拉格朗日法。歐拉法是將顆粒與流體視為連續介質,顆粒與流體相互滲透,在歐拉坐標系下求解。歐拉-拉格朗日法是將流體作為連續相、顆粒作為離散相,流體在歐拉坐標系下求解,離散相則在拉式坐標系求解。在鍋爐內燃燒過程中涉及眾多物理化學反應,為減少模擬中出現的偽擴散問題,離散相的建模通常采用拉式參考系中的跟蹤完成,使用隨機軌道模型預測流體湍流引起的顆粒分散。對于煤粉顆粒,仍使用離散相模型(Discrete Phase Model,DPM)[41]。而對于非球形不規則顆粒,目前有4種方法。

1)簡單依賴于球形模型,氣體和固體顆粒之間的動量傳遞用曳力系數CD表示。但此方法下球體表面積與體積比最小,這影響非球形粒子運動和反應[42]。

在現代化企業的影響下，要實現資金的管理政策，需結合企業所規定的范圍，將與之相關的部門全部規劃到計劃之內，通過執行企業內部控制制度，來保證資金的穩定性，完整性，有效性。設立完整的資金制度，結合企業的實際情況，促進企業穩定性發展，并且控制資金的使用方案，提升企業的內部控管理水平，防范資金鏈條出現漏洞。

2)為考慮形狀偏離球形(生物質顆粒)的影響,引入顆粒形狀因子f(小于1),定義為等體積球體的表面積與非球形顆粒的實際表面積之比。作用在非球形顆粒上的曳力表述為球形顆粒雷諾數和形狀因子的函數,僅適用于形狀偏差不大且平均雷諾數較小的情況。

3)壓力中心與質心不重合時,對于一個非球形質點,升力很重要。在質點上引入一個扭矩,不規則顆粒的運動同時考慮非球形粒子的平移和旋轉[43],目前在應用方面還有待更詳細和深入的檢驗。

4)利用點顆粒法(Reynolds Average Navier-Stokes,RANS)和全辨析法(Direct Numerical Simulations,DNS)導出各種非球形粒子的力和力矩系數的新關聯式。點顆粒方法非常適合大量顆粒的計算,但模型適用范圍有限,如顆粒尺寸要足夠小、顆粒雷諾數須滿足模型要求等。而DNS通?？奢^精確模擬單個顆粒的行為,每個顆粒的計算成本較高。這2種方法在研究中相輔相成,需進一步完善[44]。

基于這些方法,專家開展了一些研究工作。如GUO等[45]比較了CFD中3種生物質顆粒的跟蹤模型,即傳統的球形粒子模型、僅用非球形粒子曳力定律修正的簡化非球形粒子模型和同時求解粒子平移和旋轉的閉合球形模型。封閉球體模型與傳統球體模型相比,顆粒速度標準差更大,顆粒濃度和停留時間更多樣化。SCHNEIDERS等[46]以直接數值模擬質點DNS為參考,對不同拉格朗日質點模型的精度進行評估,認為在常用的拉格朗日質點模型框架中,尤其非球形質點需要一個精確的平移和旋轉耦合的閉合質點模型。BONEFACIC等[47]在實驗室規模的氣流床反應器中,建立了煤/生物質混燃圓柱形生物質顆粒的跟蹤模型,在運動方程中考慮了曳力、重力、壓力梯度力和升力,且曳力和升力的計算與顆粒的取向性有關。然而,并未系統分析粒子受力,而是通過隨機跟蹤簡化。將該模型應用于20%生物質與煤在氣流床反應器中混燃模擬,結果表明該模型與試驗數據吻合更好。YIN等[35-43]發展了一個跟蹤非球形大粒子的封閉模型,同時求解了粒子平移和旋轉耦合運動,解決了圓柱形生物質顆粒的平移和旋轉耦合問題。該研究模型除考慮重力外,還考慮了曳力、升力、虛質量、壓力梯度力等,也考慮了俯仰力矩和反轉力矩。該模型準確再現圓柱形顆粒(Polyvinylchloride,PVC)在水箱中的沉降。

對于生物質大顆粒形狀偏差對顆粒運動的影響已有一些理論、試驗和應用研究[48-49],這些研究方法主要在傳統模型中通過將高度不規則的生物質顆粒近似為等體積球體,然后使用修正的曳力系數關聯式簡化,研究大多是針對微小和無反應的顆粒,導致這幾種方法對燃燒爐內生物質顆粒形狀和運動變化建模存在不同程度的局限。如文獻[50-52]中煤/秸稈懸浮混燃的CFD研究。

為將生物質大顆粒受力分析與相關力矩系數適用于燃煤鍋爐直燃耦合生物質的條件,現有模型需進一步發展完善。一方面,在顆粒動力學模型中,對于不同的非球形顆粒形狀和流動條件,“橫流原理(Cross Flow Principle)”假設可能導致目前在非球形運動模型中使用的關聯式不準確,由于將顆粒一些受力進行簡化處理,但顆粒在實際流體中運動時,非球形顆粒除受自身重力及碰撞作用外,其與流體還會產生相互作用,進而產生相互作用力,如曳力、浮力、升力、旋轉力、虛擬質量力、顆粒間的接觸力等。盡管學者對生物質顆粒在流化床中的數值模擬做了大量工作。提出的基于顆粒軌道方法的模型離散單元法(Discrete Element Method,DEM)-CFD耦合的方式,最大特點是允許顆粒在碰撞過程中發生輕微形變和重疊[53],符合生物質顆粒在流化床中的實際碰撞過程,且特別適合用于較稠密的密相顆粒體系[54]。但燃煤鍋爐耦合生物質燃燒中含煤粉和非球形生物質大顆粒的氣固兩相流流動屬于稀相流,導致生物質大顆粒在流化床中的模型與在燃煤鍋爐直燃耦合中有很大差異。另一方面,近10 a來,不同學者利用顆粒分辨的直接數值模擬(Particle-resolved DNS)導出了各種典型的非球形粒子的曳力、升力系數和力矩系數關聯式。如H?LZER等[55]根據文獻試驗數據和自身數值研究,提出了一種新的非球形顆粒曳力系數關聯式。非球形顆粒通過其最長軸垂直于局部流動方向而使曳力局部最大,且比等體積球形顆粒具有更大的平均速度。ZASTAWNY等[56]評價了現有曳力、升力和俯仰力矩系數的關聯式,包括文獻中的關聯式,并與其采用DNS對橢球顆粒受力的結果進行比較,認為非常有必要建立橢球顆粒的新關聯式[57]。OUCHENE等[58]通過擬合長橢球顆粒繞流的顆粒分辨DNS結果,導出并驗證了非球形顆粒在大顆粒雷諾數Rep、旋轉雷諾數ReR和長寬比β范圍內的曳力、升力和俯仰扭矩系數的新關聯式。CAO等[59]利用DNS導出了單個圓柱在不同入射角(0～90°)與流體(10≤Rep≤300)的曳力、升力和扭矩系數的關聯式。這些新的顆粒形狀、顆粒雷諾數和顆粒取向相關的曳力、升力和扭矩系數都可用來計算相關形狀的非球形顆粒所受的力和扭矩。研究者在廣泛顆粒和流動條件下,采用DNS方法在顆粒群數值模擬方面開展了很多研究,獲得一些具有代表性的、更普遍和更精確的非球形顆粒曳力、升力和扭矩系數的關聯式[60-61]。對這些具有代表性的曳力系數、升力系數和扭矩系數的新關聯式的適用性進行總結[57,60-63],具體見表4。

表4 阻力系數、升力系數和扭矩系數的適用性總結

盡管粒子分辨DNS工作(對于工業多相流來說,完全無法計算)主要目標是得到可適用于工程氣固多相流數值模擬(點粒子雷諾平均數值模擬)的更普遍、更精確的曳力、升力和扭矩系數。然而,有2個關鍵問題尚需解決。首先,目前廣泛應用的點顆粒RANS模擬只考慮顆粒平移,而未考慮與平移相耦合的顆粒的旋轉,盡管后者對非球形燃料顆粒的軌跡繼而對燃料顆粒轉化都有很大影響。其次,這些最新非球形顆粒的曳力、升力和扭矩系數尚未應用于工程非球形顆粒多相流的數值模擬中,更無法應用到帶反應的工程非球形顆粒多相流的數值模擬中。因此,目前廣泛應用于工程氣固多相流的模擬框架需拓展以正確包括與顆粒平移相耦合的顆粒的旋轉,在此基礎上實現最新非球形顆粒的曳力、升力和扭矩系數應用,進行交叉驗證(Cross Validation)并與試驗數據比較[64],才能準確模擬生物質/煤混燃,從而進一步開展設計/運行優化[52]。

4 直燃耦合生物質氣固兩相動力學模型存在的問題

現有非球形顆粒氣固兩相流模型研究具有一定局限性,尤其對適用于燃煤鍋爐生物質耦合直燃的稀相流非球形生物質大顆粒的氣固兩相流模型,仍存在一些問題。

1)目前工業/學術界廣泛應用的多相流點顆粒RANS模擬只考慮顆粒平移,而未考慮與平移相耦合的顆粒旋轉,這對小球形或類球形顆?？尚?。然而對大的非球形顆粒,尤其是形狀嚴重偏離球形的顆粒,如破碎后的生物質顆粒,目前普遍使用的模擬框架不準確,這是由于非球形顆粒不同的受力及旋轉都會對顆粒軌跡繼而對顆粒熱化學轉化產生很大影響。

2)目前極少耦合了非球形顆粒平移及旋轉運動的應用于工程多相流問題的顆粒運動模型只限于較低顆粒雷諾數(一般是蓄電池)及纖維狀或長圓柱狀顆粒,且其中的曳力、升力和扭矩系數很大程度上是經驗關聯式(如基于橫流原理的升力系數),對較大的顆粒雷諾數范圍及其他不同形狀的非球形顆粒等不具有普適性和準確性。在燃煤鍋爐紊流條件下,生物質大顆粒呈不連續性、多形狀和高雷諾數特性,顯著區別于纖維狀或長圓柱狀顆粒。新的耦合了非球形顆粒平移和旋轉的模型中必須考慮以上因素[43],正確模擬和描述實際燃煤鍋爐中生物質混燃,進而可靠進行設計和運行優化。

3)近10 a來,不同學者利用顆粒分辨的直接數值模擬(DNS)導出了各種典型的非球形顆粒的曳力升力系數和力矩系數的關聯式,具有較寬廣的顆粒和流動條件且具有較好的普適性,主要用于多相流點顆粒的多相流數值模擬。但這些非球形顆粒曳力升力系數和力矩系數的關聯式并未與試驗數據比較,未真正應用于工業界多相流模擬和燃煤鍋爐生物質與煤混燃等復雜的多相流模擬中。

5 結語及展望

1)國家明確大力發展燃煤機組耦合生物質直燃發電技術,并強調加快推進關鍵技術研發,在國內目前缺乏成熟技術方案和相關經驗的情況下,計算流體力學(CFD)可為準確模擬不規則、非球形生物質大顆粒氣固兩相動力學特性提供有效的研究工具。

2)非球形顆粒氣固兩相動力學模型中主要采用工業/學術界廣泛應用的多相流點顆粒模擬(RANS),只考慮平移,難以適用非球形生物質大顆粒高雷諾數下含平動、旋轉與偏轉的更復雜的運動狀態;在低雷諾數下基于經驗關系式耦合平移與旋轉的顆粒運動模型不具有準確性;而利用顆粒分辨的直接數值模擬(DNS)導出典型非球形顆粒的曳力、升力和力矩系數的新關聯式,雖有較好普適性,但并未與試驗數據比較,未真正應用于工業界的多相流模擬,如燃煤鍋爐耦合生物質燃燒。

3)建議加強生物質顆粒高效燃燒氣固兩相動力學模型的基礎理論研究,通過直接數值模擬(DNS)準確導出不同非球形顆粒曳力升力及力矩相關系數,并耦合平移與旋轉,與氣固兩相動力學試驗數據交叉驗證,構建適用于非球形生物質大顆粒的通用氣固兩相動力學模型,為揭示生物質與煤粉直燃耦合過程中的顆粒輸運和熱轉化特性提供支撐。