發(fā)展具有廣泛燃料適應性的潔凈煤燃燒技術(shù)是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要方向。從技術(shù)發(fā)展的成熟程度、滿足環(huán)保要求和經(jīng)濟上的可承受性來看，循環(huán)流化床(CFB)燃燒技術(shù)是目前正在積極開發(fā)的多種燃煤新技術(shù)中比較現(xiàn)實的低成本、低污染、高能效的燃煤技術(shù)，通過循環(huán)流化床鍋爐的超臨界大型化，可進一步提高發(fā)電效率，降低溫室效應氣體和污染物的排放，是當前清潔煤燃燒技術(shù)領(lǐng)域的熱點之一。在循環(huán)流化床鍋爐從亞臨界參數(shù)向超臨界參數(shù)大型化的過程中，一些關(guān)鍵技術(shù)，包括爐膛底部進風流動的均勻性、爐膛高度極限、二次風穿透能力、氣固分離器的放大效應等問題，目前還處于探索階段。已有研究表明，制約循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展和應用的主要因素之一是，缺乏對循環(huán)流化床系統(tǒng)尺度之間（大尺度結(jié)構(gòu)因素和小尺度氣固流動特征）相互作用機制的研究。
    中國科學院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實驗室王海剛研究團隊針對大尺度、復雜氣固流動體系，基于雙流體模型和CPFD離散顆粒模擬方法，同時結(jié)合電容層析成像（ECT）和微波多普勒技術(shù)(Microwave Doppler)，研究了不同結(jié)構(gòu)尺度、6~8個氣固分離器并聯(lián)的全循環(huán)回路系統(tǒng)的氣固流動特征，分析了氣固速度與結(jié)構(gòu)尺度的關(guān)聯(lián)特性（圖1），提取了流動過程關(guān)鍵參數(shù)的變化特性，重點研究了多分離器系統(tǒng)氣固流動分配均勻性（圖2）；在復雜的氣固流動條件下，開展了電容層析成像算法和組合結(jié)構(gòu)電容傳感器的研發(fā)；基于上述數(shù)值模擬平臺和實驗手段，優(yōu)化了大型循環(huán)流化床的氣固流動幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)，為循環(huán)流化床鍋爐的大型化設(shè)計提供了重要的理論基礎(chǔ)，為中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項“超臨界循環(huán)流化床燃燒技術(shù)及示范”課題優(yōu)勢爐型的研發(fā)提供了技術(shù)支持。同時，通過研究，形成了復雜氣固流動過程數(shù)值計算平臺和電容層析成像在復雜流動結(jié)構(gòu)下的成像算法，并應用于流化床顆粒制備系統(tǒng)中氣固流動過程關(guān)鍵參數(shù)測量，為顆粒制備過程提供了一種在線、無損快速檢測方法。
    上述研究工作得到了國家自然科學基金重大國際合作研究項目、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項的支持，相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際期刊Chemical Engineering Science、AIChE Journal、Powder Technology、IEEE Sensor Journal、IEEE Trans.on Instrumentation & Measurement 雜志上，并將于在韓國召開的第6屆亞洲顆粒技術(shù)大會上（APT2015）做邀請報告。