纯氧燃烧循环流化床锅炉气固流动与燃烧特性模拟研究

来源：动力工程学报杂志2026年第7期北京时间：

作者：高凯旋, 柯希玮, 侯娜娜, 张扬, 李丹, 王志宁, 刘雪敏,

摘要：为实现"双碳"目标,近年来许多碳捕集、利用与封存(CCUS)技术得到了快速发展,其中包括富氧燃烧技术。然而,常规富氧燃烧技术依赖烟气再循环系统,面临建造成本高、运行能耗高和再循环管路低温腐蚀等问题。因此,考虑取消烟气再循环装置,只用空气分离后的纯氧实现床料流化和燃料燃烧,有望降低机组整体运行能耗和CO2捕集成本。本文提供了自行设计的130 t/h纯氧燃烧循环流化床(CFB)锅炉的基本结构,并基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法对此CFB锅炉的气固流动特性与燃烧及传热特性进行数值模拟研究。计算结果表明:纯氧燃烧CFB锅炉的下部收缩段存在明显的颗粒回流现象,炉膛上部依然呈现环核流动结构;在燃烧及污染物排放方面,炉膛整体温度分布均匀,基本维持在1 120 K左右,分离器出口氧浓度约为3.90%,NO浓度则随着炉膛高度的增加逐渐降低,出口处NO原始排放浓度约为100 mg/m3;从传热性能上看,纯氧燃烧条件下炉内受热面表面传热系数相比于传统CFB锅炉有所增加,炉底密相区埋管和水冷壁平均传热系数分别达394.8 W/(m2·K)和179.9 W/(m2·K)。研究结果为进一步掌握CFB锅炉纯氧燃烧特性、开发相关锅炉系统奠定了基础。

关键词：循环流化床锅炉,纯氧燃烧,气固流动,燃烧和传热特性,计算颗粒流体力学(CPFD),