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在实际的流化床工程应用中,床内颗粒往往不是均质单一的组分构成,尤其在固体废弃物的利用,生物质燃烧,煤粒的干燥分选等生产过程中,燃料颗粒各组分的大小,密度、形状的差异,燃料颗粒与床料物理性质的差异,这些都易造成多组分流态化系统不能稳定流化,床内的大颗粒会加重炉内燃烧系统的磨损,也更容易堵塞配风装置。因此,还需进一步研究这些大颗粒在流化床内的运动规律,如何尽快的排出这些不可燃的重质大颗粒。大颗粒在流化床停留时间是衡量流化床排出大颗粒性能优劣的一个重要指标。在带有15°∧型布风板的冷态流化床实验台上,进行大量重复实验研究了大颗粒在流化床中的停留时间分布(RTD),大颗粒物性、流化风速以及形状特征对大颗粒停留时间的影响,大颗粒在流化床中的运动轨迹特征,并对大颗粒在流化床内的受力规律进行了三维数值模拟。研究结果表明:大颗粒的密度对平均停留时间影响最显著,形状特征的影响次之,流化风速与颗粒尺寸的影响相对较小;随着颗粒密度的增大,大颗粒的平均停留时间(MRT)均减小;对于片形圆柱大颗粒,随着大颗粒尺寸的增大,片形圆柱的MRT同步增加,而方形圆柱和长形圆柱大颗粒的MRT随尺寸的增加停留时间反而减小,且当尺寸的进一步增大,停留时间减小速率更快;当风速较低时,大颗粒运动速度和范围较小,容易出现滞止状态,随着流化风速高于其运动临界转化风速,大颗粒的MRT迅速减小,最终随着风速的增加大颗粒的停留时间趋于一个定值。方形和长形圆柱颗粒的MRT明显大于片形圆柱颗粒。对颗粒的运动轨迹进行追踪显示,在较大流化风速或颗粒密度较低的情况下,三种形状大颗粒在床内的运动范围扩大,运动连续性增强;片形圆柱大颗粒运动轨迹更有随机性,在布风板运动范围比方形和长形圆柱大颗粒更大,方形圆柱更容易出现沿布风板的径向(z方向)运动。通过数值模拟发现:大颗粒在流化床内受力Fbd在一定范围内做近周期性的波动,存在受力的最大值、最小值;片形圆柱颗粒在指向布风板低侧方向的力Fbdx和轴向力Fbdy远大于圆柱形颗粒。随着流化风速的增加,三种形状大颗粒在沿布风板低侧方向作用力Fbdx和轴向作用力Fbdy均值均增大,且三个方向的受力波动幅度和频率基本呈现增大趋势。