《可燃固廢/煤雙流化床熱轉化過程的LES-DCM數值模擬研究》是依託東南大學，由謝俊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可燃固廢/煤雙流化床熱轉化過程的LES-DCM數值模擬研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝俊
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
雙流化床技術是一種具有重要前景的高效低污染熱化學轉化新技術。本項目針對“十三五”大力發展可燃固體廢棄物規模化利用與煤炭清潔高效利用的國家重大需求，提出開展可燃固廢/煤在雙流化床熱轉化過程中的氣固流動、熱質傳遞與化學反應機制的數值模擬研究，具有重要理論、學術與套用參考價值。本項目首先將MP-PIC方法與非均勻曳力模型結合，建立基於介尺度結構特徵的大渦模擬-離散顆粒團（LES-DCM）數值模擬方法，實現寬篩分顆粒在循環流化床三維全循環流場中巨觀、介觀尺度氣固流動特性的模擬，隨後通過試驗反推的方法，獲得適用於雙流化床熱轉化過程反應動力學核心參數群，建立雙流化床氣固流動與化學反應耦合的數值模擬方法和數值實驗平台。通過數值實驗，闡明流動與反應特性隨物性參數、操作參數等的變化規律。其研究成果有望揭示雙流化床熱轉化過程的流動、反應與傳遞機制，提高認知水平；建立具有創新性的數值模擬方法，豐富研究手段。
結題摘要
以固體廢物處理的資源化、清潔化以及煤炭清潔高效利用為背景，採用數值模擬方法，研究了煤與可燃固廢在雙流化床熱轉化過程中流動、傳遞與反應機制。本項目首先將不同氣固曳力模型與MP-PIC方法耦合，針對Geldart A類和B類顆粒，分別構建了基於介尺度結構特徵的LES-DCM三維數理模型，實現了寬篩分顆粒在循環流化床三維全場空間中的氣固流動特徵的模擬；隨後通過試驗結果反推的方法，獲得了適用於煤與可燃固廢共燃/共氣化過程的最優反應模型、速率表達式與反應動力學核心參數群，建立了雙流化床氣固流動與化學反應耦合的數值模擬方法和數值實驗平台；通過數值實驗，研究了工業規模循環流化床煤與垃圾混燒過程以及中試規模雙流化床煤與生物質共氣化過程，獲得了不同操作參數和物性參數下顆粒流型、氣固溫度、組分濃度、氣態污染物排放等信息，從全迴路的視角揭示了雙流化床共燃/共氣化過程的氣固流動、熱質傳遞與化學反應機制；最後構建了基於CFD-DEM的稠密氣固流動與化學反應耦合的三維數值模擬方法，從顆粒尺度揭示了流化床熱轉化過程的流動與反應特性，擴充和豐富了對於本課題關鍵科學問題的討論。本項目的研究結果為雙流化床熱轉化過程的工程化套用提供理論指導和基礎數據，其結果對於類似過程也具有一定的指導價值
