视频摘要本期推送2020年第2期“煤粉工业锅炉技术”专刊“风粉混合器内气固两相流动的模拟及试验研究”一文。为帮助读者直观快速了解文章内容，编辑部邀请作者制作了视频摘要，以动画形式介绍了文章创新点及主要结论。
文献引用格式：
张朝，崔豫泓，刘羽，等.风粉混合器内气固两相流动的模拟及试验研究［J］.洁净煤技术，2020,26(2):58-65.
ZHANG Chao,CUI Yuhong,LIU Yu,et al.Simulation and experimental study of gas-solid two-phase flow in the air-powder mixer［J］.Clean Coal Technology，2020,26(2):58-65.
本文以煤粉工业锅炉中储式风粉供料器为研究对象，采用Fluent软件，基于两相流模型对风粉混合器内两相流流场开展非稳态数值计算，分析不同结构风粉混合器内停留时间对颗粒浓度分布特征的影响；并采用德图testo425热敏风速仪测定了2种风粉混合器内负压变化曲线，总结煤粉落料量对风粉混合器内负压变化的影响规律。
张 朝1,2,3，崔豫泓1,2,3，刘 羽1,2,3，王鹏涛1,2,3
1. 煤科院节能技术有限公司
2. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室
3. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室
摘要煤粉工业锅炉系统中风粉混合器是实现煤粉与一次风快速均匀混合的关键设备，测量及计算风粉混合器内煤粉、一次风气固两相流流场，对于优化风粉混合器结构，强化风粉混合效率及提高一次风粉的均匀稳定供给具有重要意义。笔者针对竖直结构及倾斜结构的2种风粉混合器，开展了数值计算及现场工程试验研究。基于几何拓扑学知识，采用ICEM软件针对2种风粉混合器划分了合适的三维网格；多相流理论模型中，多相连续介质模型中的双流体模型各相视为相互渗透、耦合但又保持各自运动特征的连续介质，相比于单流体模型，双流体模型考虑了固相的湍流输运以及气固两相间相互滑移引起的阻力，使得计算结果更接近实际情况；冷态双流体模型基本方程由守恒方程、相间耦合方程以及封闭方程构成，其中相间耦合方程用于表征气固相动量之间的耦合；为了探究不同停留时间下风粉混合器内气固两相的流场特征，采用非稳态数值计算方法，利用Fluent软件开展数值计算。基于两相流模型及Schilller-Naumann曵力系数模型研究了不同结构下风粉混合器内煤粉浓度分布随停留时间变化特征，采用德图testo425热敏风速仪测量了不同煤粉落料量下风粉混合器内负压变化规律。结果表明，竖直结构的风粉混合器内停留时间由0.25 s增至1 s时，混合器底部颗粒沉积的现象一直存在，即存在较长时间的颗粒流动死角区域；而对于倾斜结构的风粉混合器，当停留时间大于0.3 s，混合器内颗粒浓度基本降为0，较好避免了颗粒在混合器底部的沉积，该结构对于强化混合器内风粉混合及降低供料波动具有重要意义。不同落料量下的现场工程试验结果表明，高落料量下竖直结构的风粉混合器内平均负压偏小，几乎接近正压，且存在间断正压喷粉的现象，故该风粉混合器在高落料量下负压不足，易造成供料波动较大；高落料量下倾斜风粉混合器负压平均值仍大于-1 000 Pa，且无喷粉现象。相比于竖直结构，倾斜风粉混合器具有稳定且较宽的负压变化范围，能较好地克服供料波动大的现象。
图1 风粉混合器结构尺寸
图2 风粉混合器网格结构
图3 不同网格数量下竖直风粉混合器中心轴线处速度分布
图4 不同时刻竖直风粉混合器内颗粒浓度分布云图
图5 不同时刻倾斜风粉混合器内颗粒浓度分布云图
图6 试验系统示意
图7 不同落料量下竖直风粉混合器内负压平均值
图8 21 Hz供料量下数值计算及试验测点处负压值
结论1）针对竖直及倾斜2种不同结构的风粉混合器，通过Fluent数值计算及工程试验，探究了风粉混合器内不同停留时间下颗粒浓度分布特征及不同落料量下风粉混合器内负压变化规律。停留时间由0.25 s增加至1 s时，倾斜风粉混合器底部煤粉颗粒堆积，存在明显的颗粒流动死角，是造成风粉混合不均及供料波动的重要原因之一。
2）停留时间大于0.3 s时，倾斜风粉混合器内颗粒浓度基本降至0，较好地避免了煤粉颗粒在底部积累，消除了颗粒流动死角，对于强化风粉及减小供料波动具有积极作用。
3）工程试验表明，高落料量下竖直结构的风粉混合器内负压偏低，且存在间断的喷粉现象，而倾斜结构的风粉混合器仍能保持较高的负压，对于克服供料波动具有较好的效果。
张朝，崔豫泓，刘羽，等.风粉混合器内气固两相流动的模拟及试验研究［J］.洁净煤技术，2020,26(2):58-65.
ZHANG Chao,CUI Yuhong,LIU Yu,et al.Simulation and experimental study of gas-solid two-phase flow in the air-powder mixer［J］.Clean Coal Technology，2020,26(2):58-65.
http://jjmjs.9ifl.cn/arttype/101.html
联系我们：电话：010-84262927
邮箱：jjmjs@263.net
网址：www.jjmjs.com.cn
微信客服：xrcz1217
