循环流化床(CFB)技术是最近几年在国际发展起来的一种新的清洁煤燃烧技术,由于其高效、低污染、煤种适应广等优点受到各国学者普遍关注,成为目前清洁煤燃烧技术的主导发展方向之一。循环流化床锅炉是基于气固两相流的燃烧技术,是一种包含了多种气固流态形式的复合流态结合体。物料在炉膛中“工作”的过程其实就是物料在气固流态化下循环流动和燃烧的过程。物料循环过程包括外循环过程以及内循环过程。外循环过程是指物料在炉膛燃烧,烟气携带的颗粒经分离器、回料装置回到炉膛的过程;内循环过程中最重要的体现是物料在炉膛中的浓度分布。物料浓度分布是反映流化床流体动力特性的一个重要方面,这是因为物料浓度直接影响到床内流体运动特性、传热、受热面磨损等关键问题。因此,建立循环流化床锅炉物料循环系统的模型具有一定的现实意义。本文首先介绍了循环流化床锅炉物料循环系统的研究现状、工作原理以及物料循环系统各部分的组成。然后,采用小室模型将炉膛分为密相区、过渡区和稀相区三个区域,建立了相应的动态质量平衡方程。与以往论文不同的是本文不仅仅考虑了气固两相流,而是在其基础上引入物料燃烧过程以及质量平衡过程。最后在前人试验公式的基础上建立了基于气固流动、燃烧以及质量平衡相结合的物料浓度分布模型。由于炉内物理过程和化学过程十分复杂,因此对模型做出了适当的简化。由于锅炉运行的复杂性和试验条件限制,现场无法采集炉内物料浓度的参数。因此本文选用了一种新的数值模拟软件FLUENT代替“现场”。很多学者基于FLUENT对循环流化床内部的流动、燃烧、传热方面做了大量的研究,证明了FLUENT软件的可行性。本文利用FLUENT软件,基于EULER双流体模型模拟了循环流化床锅炉物料循环系统不同时刻的物料浓度分布。模拟结果表明:物料颗粒浓度总体呈“上稀下浓”的分布,并在二次风口以上区域颗粒浓度呈现中间浓度低,边壁浓度高的“环-核”结构。另外,改变流化风速和质量循环流率,颗粒浓度在中下部区域沿轴向变化比较明显,而沿径向边壁区域的颗粒浓度变化明显。最后,用FLUENT将物料浓度沿轴向分布的数据导出来,与机理建模得到的数据进行对比,验证本文所建模型的正确性。为循环流化床锅炉物料循环系统的研究提供了一种新的思路。