小型流化床干燥器气固流动和干燥的CPFD数值模拟

陈祁¹，刘慧慧¹，汪大千¹，曾阔¹，鲍俊芳²，陈鹏²，杨海平¹，陈汉平¹

1. 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室2. 武汉钢铁集团公司湖北省炼焦煤利用重点实验室

摘 要：为掌握炼焦煤工业流化床的颗粒干燥和分级过程,基于计算颗粒流体力学（CPFD）理论方法,以0.3mm为分级粒径对实验室规模的炼焦煤流化床干燥分级过程进行模拟研究.颗粒干燥模型由颗粒汽液平衡推导得出.曳力模型采用不考虑颗粒球形度的Wen-Yu/Ergun模型和考虑颗粒球形度的Ganser模型结合.研究结果发现:两种曳力模型结合得到的模型可更准确地预判流化床中不同粒径段颗粒的分布位置;此外,颗粒干燥模型结果与实验结果吻合,流化风风速越大或风温越高,颗粒干燥时间越短.同时在气固流动方面揭示了流化床干燥器中颗粒的流动特性:粗颗粒集中在流化床底部,而细颗粒分布在流化床上部;颗粒直径越大,颗粒速度越小.研究验证了CPFD手段预测流化床干燥器中气固流动和干燥过程的潜力和可行性,为后续的工业化放大和结构优化打下了基础.

关键词：炼焦煤;分级;流化床;干燥;数值模拟;非球形颗粒;