循环流化床（CFB）锅炉具有煤种适应性广、低污染排放、负荷调节范围大等优点，是我国现阶段主要的洁净煤炭燃烧技术之一。近年来随着锅炉容量参数的进一步提高、社会各界和政府部门对节能减排要求的不断提高，以及新能源发电比例的快速增加，对大型CFB锅炉的调峰特性、运行可靠性提出了更高的要求。迫切需要对大型CFB锅炉布风系统进行优化改进，以提高长期低负荷运行和快速调峰的可靠性。因此本文采用试验方法对6种不同结构的钟罩式风帽的气固流动特性及其对周边床料颗粒的扰动特性进行了具体研究，并使用数值模拟研究了风帽附近的气流特性。研究结果旨在为大型循环流化床的设计及运行提供具体工业应用数据。
　　在实验研究方面，本文自行搭建了单一风帽气固流化试验台并对钟罩式风帽在床层中的阻力特性、流化特性、风帽附近的气固流动特性和大颗粒沉积特性等进行了冷态和热态试验研究。研究结果表明，风帽的内芯小孔结构尺寸是影响风帽阻力的主要因素，其中风帽A的阻力系数随风速增加（5.4-13.5m/s）呈先减小(从50减少到32)后稳定的趋势。
　　此外，利用电阻法对风帽的流化特性测量，获得了各个风帽在不同风量负荷下的扰动范围。并通过分析发现，当风帽A（以风帽A为例）内芯和外罩的小孔总面积分别为1577.9mm2、3890mm2时，额定负荷下扰动半径约为170mm；当流化风量不变时，随着风帽内芯小孔总面积的增加，风帽的扰动范围基本不变；随着风帽外罩小孔总面积增加、风帽出口风速减小，风帽的扰动范围变小，这说明钟罩式风帽的外罩小孔的变化对扰动范围的影响比内芯小孔的变化更大。
　　在上述研究基础上，利用高速摄影仪，以可视化测量的方法研究了冷态（室温）及热态（100℃-300℃）工况下钟罩式风帽A对床层颗粒的扰动范围。在冷态情况下，风帽的扰动范围整体呈上窄下宽的―液滴‖状，随着流化风量的增大，风帽的扰动范围呈增加趋势，这与电阻法测量所得出的结果一致。在热态情况下扰动范围的扰动半径接近170mm，基本不随温度变化而变化。此外，分析结果显示，钟罩式风帽附近存在大颗粒的沉积现象，但大颗粒堆积的高度随流化风量或流化风温的增加而降低，这说明颗粒的流化特性随之变好。
　　利用Fluent软件，对钟罩式风帽内部及试验台床层中的阻力分布、流化风速度分布、物料浓度分布进行了数值模拟分析。研究结果获得了试验台及风帽内部的阻力压降分布规律；得到钟罩式风帽附近流化风速度的分布规律,流化风从外罩小孔喷射出后经过一定的射流深度后往上流动，计算得到额定负荷下扰动截面的流化风速为0.62m/s。同时发现，风帽外罩小孔出口附近的流化风速波动值较大，风帽顶部存在流化死区，这是风帽顶壁面磨损的重要原因。