Modeling of Circulating Fluidized Bed Combustion

Abstract

Circulating fluidized bed (CFB) combustion has found increasing industrial applications worldwide. Good design, operation and scale‐up of CFB combustors rely on thorough understanding of the complex multiphase fluid dynamics as well as the coupling between flow, heat/mass transfer, and reaction kinetics over a wide range of scales as to time and space. Simulation of these coupled processes play an important role that is complementary to experiments. This chapter reviews the currently available modeling approaches for CFB combustion, including various correlations, as well as computational fluid dynamics (CFD) based approaches, with emphasis on the so‐called multiscale CFD approach. Some basic issues of the multiscale CFD approach, concerning drag force closure, mass transfer coefficients, and mass conservations are addressed with appropriate solutions. A general scheme towards multiscale modeling of CFB combustion, together with a simulation example for a 150 MWe boiler, is recommended finally for future practices.

Proposta de modelo não-paramétrico para quantificação de regimes de fluidização

“…Os leitos fluidizados circulantes foram introduzidos na indústria, a partir de combustores (geração energética térmica), no início da década de 80 [77]. A ideia de combustores de leito fluidizado evoluiu a partir de esforços para encontrar processos que permitissem o controle de emissões sem usar processos auxiliares de limpeza de gases.…”

“…As estruturas multi-escala de reatores industriais e laboratoriais diferem grandemente. Por isso, é necessário o auxílio de modelagem numérica para reduzir os custos de projeto e busca de condições de controle e operação [77].…”

“…A detecção e manutenção do regime rápido, em operações industriais, ainda é ambígua quanto ao estabelecimento da faixa operacional da velocidade do gás de entrada, para manter determinado tipo de partícula neste regime [77]. Medições indiretas para detecção da velocidade de afogamento, pode auxiliar a busca e manutenção, contínua, do regime rápido em unidades industriais.…”

“…garantem elevado tempo de residência, altos fluxos de massas, altas taxas de transferência de calor e massa [77].…”