重力沉降+旋风分离组合装置分离性能的研究

研究了重力沉降+旋风分离组合装置的初始压降及其分离性能。结果表明:组合装置的初始压降随进口气速的增加而明显增大;在过滤状态下,进口含尘浓度对压降的影响基本可以忽略不计,压降随进口气速的增加明显升高;当进口气速较低(v=5m/s)时,分离效率随进口含尘浓度的增大而增大;当进口气速较高(v≥10m/s)时,分离效率随进口含尘浓度的增大而下降。同时,建立了重力沉降+旋风分离组合装置压降和分离效率的计算模型。     

煤制气再燃低NO_x燃烧中气固分离冷态实验研究

为了研究部分气化煤制气再燃降低NO x技术中的部分煤制气的气固分离效果以及影响分离效果的因素,采用搭建与某130 t冷态炉膛相匹配的部分煤制气气固分离装置冷态实验台的方法,测试了分离装置内底部分离风和顶部载气流速大小对装置内物料气固两相分离效果的影响。结果表明:底部分离风与顶部载气流速是物料气固两相分离的两个重要影响因素,其中,当底部分离风流速v1为10 m/s,顶部载气速度v2为5 m/s时,煤制气中半焦的分离效率最高,挥发分的分离效率也达到较大值,分离效果最好。     

气固并流下行床气体扩散行为的研究

采用氢气稳态示踪方法在内径140mm的气固并流下行循环流化床中对气体扩散行为进行了实验研究.实验结果表明:下行床中气体扩散行为可用二维拟均相模型进行描述,其气体的径向扩散系数与气速、固体循环量及颗粒密度的关系可用下列准数关联式表示Pe_r=4.35×10_(-3)Re~(0.95)ε~(-73.4) 1>ε>0.99而下行床中气体轴向扩散系数要比提升管中小1个数量级以上.     

流化床-提升管耦合反应器内固含率的轴向分布及流动发展

在耦合流化床反应器大型冷模实验装置上,考察了不同表观气速下FCC颗粒在耦合流化床内截面平均密度的轴向分布. 结果表明,反应器轴向固含率可分为底部流化床区域和上部提升管区域. 前者的密相区平均固含率随表观气速增大而减小;后者的平均固含率随表观气速Ug增大而增大,Ug<0.58 m/s时固含率分布均匀,Ug=0.70~1.04 m/s时提升管出口出现约束返混区(>8.62 m),Ug>1.16 m/s时提升管底部出现密度重整区(3.82~4.57 m)、加速平稳区(4.57~8.62 m)和出口返混区(>8.62 m). 确定了耦合反应器内提升管区域截面平均固含率的影响参数,并利用实验数据回归了平均固含率的轴向分布经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

气固流化床固体浓度分布的冷模研究

在内径0.284 m、高6.0 m的气固流化床冷模装置中进行了气固流化实验,采用PC6 D型颗粒浓度测试仪检测固体浓度. 分别采用枝条型(开孔率a=5‰和2.5‰)和环形(a=5‰)气体分布器,以直径154~180 mm、密度2550 kg/m3的砂子为颗粒,在静床高H0=0.6~1.5 m、表观气速u=0.3~0.6 m/s的情况下,考察了时均固体浓度1-e在空间的分布. 结果表明,增加u使密相区的1-e减小,分布器形状对1-e影响不大. 采用较低a的分布器时1-e的变化较大,且其值均较低. H0=0.6 m, 轴向位置H=0.4 m, u=0.3 m/s, 径向位置r=0~0.142 m时,1-e由0.410上升到0.494;H0=0.6 m, H=0.4~0.95 m, u=0.3 m/s, r=0时,1-e从0.410减小到0;H0=1.5 m, H=0.4~1.3 m, u=0.3 m/s, r=0时,1-e从0.397先下降到0.372,再上升到0.424,最后下降到0.328.     

三相连续环流反应器中氧的液相传质过程

在空气-水-玻璃珠三相连续操作环流反应器中,利用动态溶氧方法研究了表观气速(Ug=0.01~0.13 m/s)、进料浆速(USL=0.001~0.011 m/s)、浆相质量固含率(es=0~30%, w)和固相颗粒大小(dp=59, 200 mm)对环流反应器内氧的液相传质性能的影响. 结果表明,在考察范围内,环流反应器传质系数随表观气速增大而增大,受进料浆速变化的影响较小,随浆相固含率增大呈现先增大后减小的趋势,但在高固含率下(es≥10%, w)的影响不显著;随固相颗粒粒径增大而减小. 同时得到了液相体积传质系数的经验关联式.     

下行床气固传质及反应特性的实验研究

以臭氧催化分解为模型反应,对气固并流下行循环流化床反应器中气固传质与反应特性进行了研究. 制备了臭氧分解催化剂,并以它为循环物料在内径0.09 m、高度8.2 m的下行床中测定了颗粒浓度分布和臭氧浓度分布. 实验结果表明,臭氧在加速段分解率在45%左右,约占总分解率的90%,其随颗粒循环量(Gs)的增加略有上升. 当Gs从2.77 kg/(m2×s)增加到6.58 kg/(m2×s)时,全床分解率从50%上升至55%. 建立了平推流的传质模型,给出了有效传质系数和操作参数的关联式.     

快速流化床中颗粒浓度及颗粒速度的径向分布

本文在φ140mm的气固并流下行快速流化床中,研究了颗粒浓度及颗粒速度的径向分布随操作气速、颗粒循环速率以及床层轴向位置的变化规律。并探讨了颗粒质量通量的径向分布及颗粒流动的均匀性,表明在相同操作条件下,下行快速流化床中气固流动远比上行快速流化床均匀。     

高密度下行床颗粒浓度与颗粒速度分布特性

为了考察下行床内颗粒浓度和速度的分布特性以确定高密度操作条件,在自建的气固下行床冷模装置(总高度18 m,下行床高8 m,直径80 mm)中,测定了不同表观气速(Ug)和颗粒循环速率(Gs)下床内颗粒浓度和颗粒速度的轴径向分布.结果表明,在Gs为700 kg/(m2·s)时,下行床内平均颗粒浓度达0.12,整个下行床内...     

环隙下料式流化床?提升管耦合反应器内截面平均固含率的分布

在环隙下料式流化床-提升管耦合反应器大型冷模实验装置中,研究了提升管和环隙下料管内FCC颗粒截面平均固含率(εp)的轴向分布.结果表明,流化床区域内pe随操作气速增大而减小,提升管区域可分为充分发展区(3.91~6.81 m)和约束返混区(6.81~8.60 m),提升管区域内εp随操作气速增大而增大,操作气速小于0.7 m/s时,εp沿轴向分布均匀;其大于0.7 m/s时,约束返混区的pe明显增大.在环隙下料管内,由于受窜气的影响,颗粒沿重力场流动阻力增大.操作气速小于0.75 m/s时,环隙下料管内εp沿轴向分布较均匀;其大于0.75 m/s时,变径段出现脱空现象.总体上,εp沿轴向向下略有增加,颗粒可顺畅通过环隙下料管循环返回流化床内.确定了提升管区域内εp沿轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

一种新型气固分离器气相流场实验研究

针对后置烧焦管式组合催化裂化再生工艺的要求设计了一种用于烧焦管出口的新型气固分离器.为进一步优化分离器结构,弄清分离机理,采用五孔探针在入口气速为10～22 m(s(1的实验范围内对分离器内部气体流场进行了测试,得出了该分离器内气相流场的整体特性--气流绕中心管旋转,以切向气速为主,愈靠近中心管切向气速越大,径向和轴向气速均较小.同时分析了入口气速对流场的影响规律.在此基础上,给出了计算无因次切向气速的经验公式,公式预测结果与实验值吻合较好.依实验数据计算出了通过两条窄缝及经下方空间返回气量占进入第一条窄缝前气量的比例分别为31%、41%和28%,上述比例不随入口气速变化,说明分离器操作稳定.根据气相流场实验数据结果,指出了进一步结构优选的方向.     

超短接触反应器气固快分装置的数值模拟

A gas-solids fast separator was studied for its potential application in the process of coal pyrolysis to acetylene in plasma. The CFD method was employed to simulate the flow behavior in the gas-solids fast separator based on the realizable k-ε turbulence model and the discrete particle model（DPM）.The separation efficiency and residence time of gas phase in the gas-solids fast separator could be calculated. The numerical simulations were validated by the experimental results at a low velocity of the inlet gas（e. g. ,4 m·s^-1）.With the increase of gas velocity at the inlet,the separation efficiency was increased,and the residence time of gas phase was reduced accordingly. The separation efficiency approached 100% when particle diameter was larger than 20 μm. When inlet velocity was 100 m·s^-1,the mean residence time of gas phase was about 35 ms. To be noted,the performance of the gas-solids fast separator could be improved,for example by shortening the length of the separator,with a reduced residence time of gas phase at ～20 ms. It is expected that the gas-solids fast separator can meet the stringent demand of the coal pyrolysis to acetylene process for the milliseconds reaction,quench and separation.     

多效旋风分离器性能的实验研究

多效旋风分离器通过采用2级螺旋管预分离含尘气体、螺旋形顶盖板导流、筒体中心稳流锥稳流和吸气回流系统防止粉尘返混等措施,解决了在旋风流场中分离微米及亚微米级颗粒的难题。文中通过实验研究了直径为0.25 m的多效旋风分离器的压降、分离效率和进口风速的关系,实验物料粒径范围为0.1—23μm,平均粒径为7.59μm。结果表明:在10—14 m/s入口风速时,对0.1—3μm颗粒的分离效率大于90%,对大于5μm颗粒的分离效率接近100%,压降在500—1 000 Pa。风速大于16 m/s时,对0.1—2μm颗粒的分离效率大于75%。     

天然气脱蜡旋风分离器分离效率的模拟

旋风分离器分离效率高,不易堵塞,用于天然气脱蜡效果显著。通过CFD软件Fluent模拟CYG-S型天然气脱蜡旋风分离器的两相流场,得到了旋风分离器内的压力、切向速度、轴向速度分布。对比了不同入口速度下的模拟与理论计算的分割粒径x50,发现具有很好的吻合度,两相模拟有一定的可靠性。结果表明：在旋风分离器锥段底部靠近壁面处的石蜡液滴质量浓度较高;随着进口流量的增加,旋风分离器分离效率提高,当进口流量为1000 m3/h时,x50可以达到5.3 μm;大粒径液滴的分离效果明显,但在所研究的进口流量范围内,进口流量的变化不能明显地影响粒径小于5 μm液滴的分离效率;柱段和锥段长度的增加使得旋风分离器的整体长度增加,延长了液滴在旋风分离器内的停留时间,提高了旋风分离器的分离效率。     

双循环旋风分离器阻力性能的实验研究

双循环旋风分离器通过将主进气口设于简体中部,将顶部进气口设为回流口,消除了传统旋风分离器顶部进气口存在的二次流和短路流,进而使大于3μm颗粒的分离效率接近100%.基于工程设计理论的需求,研究了该新设备的阻力性能.利用直径为0.250 m的实验设备,测定了其压降与进口气速的关系,考察了不同结构和操作条件对其阻力性能的影...     

双循环旋风分离器除尘机理的数值模拟

双循环旋风分离器通过将主进口设置在筒体中部,将顶部进气口设置为回流口,消除了进气口附近的二次流,避免了短路流,将大于3μm颗粒的分离效率提高至接近100%,并避免了少量11—15μm颗粒的短路逃逸。为了探索该设备的除尘机理,借助CFD软件,通过数值模拟研究的方式,辅助分析了2种进气口在分离性能上不同,传统旋风分离器不能完全分离3—8μm和11—15μm颗粒的机理,以及消除二次流的方法。计算结果表明:当回流气速低于主进气速时,会产生类似于顶端进气口的现象,即二次流、灰环和短路流,降低了小于6μm颗粒的分离效率。当回流气速略大于主进气速时,可以完全消除主进气口附近的二次流,使得所有粒径颗粒的分离效率都较高。模拟结果与实验结果从定性的角度符合较好。     

旋流板式气液分离器的放大规律

对旋流板式气液分离器在3种规模、18种旋流板结构下进行了模型实验研究，考察了旋流板结构参数(径向角、仰角和叶片数量)对分离效率和压降的影响，并建立了预测分离器压降的关联式，为旋流板结构参数的确定提供了依据. 工业应用的标定结果表明分离器压降预测式是准确的，它可用于工业气液分离器的放大设计.     

防返混锥对双循环旋风器性能的影响研究

前面的研究表明,双循环旋风分离器的设计使得大于3μm颗粒的分离效率接近100%。本文通过CFD模拟软件Fluent 6.2对带有防返混锥的双循环旋风分离器内的压力场和颗粒轨迹进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较,模拟结果和实验结果基本一致。模拟得出防返混锥可使分离器的阻力系数增加12%,并减小灰仓内3μm以下颗粒的返混量。实验结果表明,进口气速在8～21m/s时,防返混锥可使主进口和回流口的阻力系数分别增加14.6%和11.8%;当进口平均气速在15～19m/s时,若采用主进口进料,防返混锥可使总分离效率提高0.15%～0.2%;若采用回流口进料,可提高1.5%～2%。     

双循环旋风分离器分离性能的实验研究

双循环旋风分离器采用筒锥结构,有2个切向进气口,即主进气口和回流口,分别位于筒体的中部和顶端。排灰口底部设有稳流锥,灰仓侧壁设置了抽气口。通过实验研究了进口位置、进口气速、稳流锥和抽气操作对此新设备分离性能的影响。实验设备直径为0.250 m,实验物料采用粒径0.1—36μm,平均粒径为8.72μm的石英砂。结果表明:主进口进料,风速在12—19 m/s变化时,总分离效率为98.5%—99.17%,可以基本去除大于3μm的颗粒。主进口进料比回流口进料总分离效率大1.5%—3.5%。采用主进气口进料时,稳流锥可以提高总分离效率0.15%—0.2%,抽气操作可以提高总分离效率0.3%—0.4%;回流口进料时,分别提高1.5%—2%和0.6%—1%。     

输气站场多管旋风分离器流场分析

为了系统评价输气站场用多管导叶式旋风分离器的分离性能,模拟计算了入口速度7~27 m/s、颗粒密度1000~5000 kg/m3、颗粒浓度2.5~2500 g/m3、操作压力1~5 MPa条件下21管旋风分离器的分离效率和压降. 结果表明,多管旋风分离器的压降主要来自单管压降,约占整个压降的80%~90%,旋风子单独使用和并联使用时其流场分布规律相同,沿轴向对称分布,中心涡核处压力最低;分离效率和压降均随入口速度增大而增加,粒径为1~10 mm的固体颗粒分离效率从30.57%增加到63.86%,压降从9053 Pa增加到116864 Pa,在入口速度7~27 m/s范围内基本能除尽粒径大于6 mm的颗粒;随颗粒密度增加,分离效率增大,压降几乎不变;操作压力增大分离效率降低,而压降略增加. 各单管间进气量波动均不超过5%.