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。     

顺流串联流化床流动特性研究

针对攀枝花钛资源钙、镁含量高的特点，研究了快速流化床—湍流床—快速流化床三级串联组成的顺流串联流化床的流动特性。采用光导纤维测速仪和压力计，研究了固相的停留时间和流动形态。对快速流化床的流化速度、湍流床的轴向和径向浓度分布以及抗粘结能力进行了考察。用功率谱密度函数表征床层的活跃程度，定性地说明了湍流床抗粘结能力提高的幅度。     

三维循环流化床气化炉气固流动全回路模拟

基于欧拉双流体模型和颗粒流动理论对实验室规模的循环流化床气化炉进行了全三维模拟,考察了炉内压力和固体颗粒的分布特征,并进一步比较了操作条件对炉内气固两相循环流动的影响差异。模拟结果表明:提升管内呈上稀下浓的颗粒分布,径向处存在边壁浓中心稀的环合结构,下降管内能够形成堆积较为密实的料封,模拟得到的系统压力环路与试验值较吻合。藏量、粒径和入口气速均会影响炉内的固体颗粒浓度和压力分布,合适的粒径和入口气速条件与颗粒终端速度的匹配是影响炉内稳定循环流化的关键因素。     

大型快速流化床内颗粒浓度和速度分布的实验研究

采用压力巡检仪和光纤测量仪,对直径300 mm的快速流化床反应器内气固两相流动特性进行了研究,考察了操作条件对快速床轴、径向催化剂颗粒浓度、颗粒速度、筛分分布等的影响. 结果表明,当操作气速提高到2.0~2.6 m/s,相应的催化剂循环强度在60~160 kg/(m2×s),床层密度可保持在50~650 kg/m3;催化剂颗粒浓度在径向上呈中心低、边壁高的不均匀分布,轴向上各径向位置在颗粒加速区逐渐降低、在充分发展区趋于稳定、随表观气速增大或催化剂循环强度减小而减小,且径向均匀性变好,在r/R<0.7的中心区域趋于一致;颗粒速度在径向上呈中心高、边壁低的抛物线形分布,且随操作气速增大或催化剂循环强度增大而更加明显.     

高密度下行床内颗粒浓度径向分布的研究

在自行设计的一套下行循环流化床内进行了低气速、高浓度下行床内颗粒浓度的分布研究。实验分别采用了硅胶和FCC颗粒,在床层截面平均浓度最高到12％范围内进行了下行床不同截面上颗粒浓度径向分布的研究,并进一步分析了床层颗粒浓度对稀相中心区、环形浓相区浓度径向分布的影响。研究表明,在同一截面,随着床层颗粒平均浓度的增加,浓度分布趋于均匀;在截面平均浓度相近,浓度的径向分布沿轴向从上到下逐渐趋于均匀。颗粒的相对浓度的最大值随截面平均浓度的增加而减小,其在径向的位置基本不变。实验还发现,床层截面平均浓度的增加,浓相区内颗粒浓度的分布更均匀,而对稀相区内颗粒浓度分布没有明显的影响。     

ＣＦＢ稀相段直长对颗粒内循环流动规律的影响

采用光纤探头测定Ｄ１m射流循环流化床（半圆形）稀相区颗粒速度、颗粒浓度和颗粒流通量的径向分布规律,并考察了操作条件及其轴向的影响,实验结果表明,在循环流化床（ＣＦＢ）中,颗粒流动在床层径向有较大的不均匀性,并呈明显的内循环流动结构,进而考察了影响其流动规律的,以期进一步理解循环流化床颗料流动机理,强化和改善反应器的设计操作。     

三相流化床和两相鼓泡塔内的压强径向分布

利用应变片压力传感器测定了三相流化床和气-液鼓泡塔内压强的径向分布,比较了不同操作条件下床层内不同轴向位置上压强径向分布的特征,初步探讨了体系的流体湍动特性。     

高密度循环流化床中气固两相流动结构的一维成像分析

本文利用新的测试方法即一维成像系统在较宽的操作条件下对高密度循环流化床中气固两相流动的瞬态结构进行了研究,得到大视场下快速床内两相流瞬时结构图像,并通过对图像进行统计和相关分析,得到了颗粒团在床内的特性参数:出现概率、径向大小,轴向渡越时间沿径向的分布及这些分布随床内操作参数的变化规律。研究结果表明,影响颗粒团特性参数的主要因素是局部时均颗粒浓度和操作气速。     

内置水平管振动流化床停留时间分布模型

采用理论分析和实验研究相结合的方法研究了内置水平管的振动流化床停留时间分布密度。在带内置水平管的二维振动流化床内,以米粒为实验物料进行停留时间分布的实验研究,考察了振动强度、气速、进料流率对流化床内停留时间分布的影响。实验表明,降低振动强度、入口气速和提高进料流率可使停留时间分布相对集中。对实验用流化床内颗粒流动样式的分析,建立了停留时间分布密度函数模型,并将模型预测与实验结果进行了对比,误差在20%以内。     

多段分级转化流化床提升管速度场的研究

针对流化床煤气化过程中需要长气固接触时间和高固体浓度,开发了耦合灰熔聚流化床和提升管的多段分级转化流化床。为了研究多段分级转化流化床提升管中局部颗粒速度的径向、轴向分布,在不同的操作条件下,采用PV-6型颗粒速度测量仪在冷态实验装置中系统测定提升管内局部颗粒速度。实验结果表明:提升管中任何径向、轴向位置的颗粒速度随着操作气速的增大而增大,随循环量的增加而减小。操作条件对中心区颗粒速度变化的影响明显高于边壁区。颗粒的加速首先发生在提升管中心区域,然后向边壁区域扩展。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向逐渐增大,并且受操作气速影响比较大。     

半干法循环流化床脱硫反应器内构件研究进展

常规脱硫反应器存在着床内气固流动不均匀、脱硫剂利用效率低等问题。安装内构件可以破碎气泡和颗粒团聚,改善流化质量,强化脱硫反应器内的气固传质和反应过程,提高脱硫效率。本文介绍了近年来半干法循环流化床脱硫反应器内构件的研究现状,主要介绍了惯性式内构件、钝体式内构件、孔板式内构件、复合型内构件;阐述了各种内构件的形式及特点,其中惯性式内构件能够强化气固分离,但不能优化流场;钝体式内构件能够增强反应器内气固湍动程度,但对轴向混合影响不大;孔板式内构件能够均布流场,但易堵塞;复合内构件能够改善流化性能,强化气固接触,但床层压降较高。通过对装有不同内构件的循环流化床脱硫反应器中气固两相流动特点的分析,指明了各类内构件对流化床内气固流动的作用原理及优缺点,综合床层压降及颗粒浓度分布,并根据现有流化床脱硫反应器内构件特点提出了促进气固高效接触、降低床层压降等新型内构件的开发方向。     

三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维模型

本文建立了三套管连续换热式氨合成塔催化床的二维数学模型,用逸度表示反应速率,求得了床层内轴向和径向温度及浓度分布的数值解。模拟计算结果表明,由于冷却段催化床内插冷管,冷管内与床层内的温差较大,使床层的径向存在较大的温差。采用一维模型进行计算与实际情况存在一定的偏差,这一点在反应器的设计和催化剂的还原中是不容忽视的。     

立式分层并联径向流吸附器流场数值模拟

为降低径向流吸附器高度对均布的影响,提出了径向流吸附器的分层并联设计方法,并建立了径向流分层并联吸附器的数值计算模型。应用计算流体力学方法对分层并联式径向流吸附器中流体在床层内的流场进行了数值模拟计算,并在相同条件下与增高改进后的径向流吸附器的流场分布进行对比。结果表明,分层并联设计方法的均匀度相比于增高方法的均匀度提高了80%,有效清除了径向流吸附器过高对床层内流体均布的负面影响,且对分层并联径向流吸附器上部单元床层厚度进一步优化,达到了上下单元同时穿透的目的。     

GAS-SOLIDS FLOW PATTERNS IN A CONCURRENT DOWNFLOW FAST FLUIDIZED BED(CDFFB)

Radial profiles of solid concentration and velocity for concurrent downward gas-solid suspension in a140mm inside diameter fast fluidized bed were investigated.The influence of gas velocity,solid circulating rateand axial position on radial profiles of solid concentration and particle velocity has been examined.It hasbeen found that an annular region of high solid concentration exists at r/R=0.94.At both the center and wallregion,the solid concentration and the particle velocities are relatively low.The shape of radial solid con-centration profile curves is mainly dependent on the cross-section averaged voidage,and the shape of radialparticle velocity profile is mainly affected by the gas velocity and cross-section averaged voidage.Based on the radial profiles of solid concentration and particle velocity,the solid mass flux profile and thenonuniformity of solids flow are discussed in this paper.It is shown that solids flow in CDFFB is much moreuniform than that in UFFB.     

湍动流化床过渡段固含率分布特征的实验及数值模拟

在湍动流化床中,过渡段对于包括甲醇制烯烃在内的气固催化快反应有着重要的作用。采用PV6D反射型光纤探针对内径95 mm的湍动流化床内过渡段的固含率分布和脉动参数进行了测量,分别考察了表观气速和静床高的影响,并采用修正的基于颗粒动力学的三段曳力双流体模型进行模拟。实验表明,湍动流化床过渡段中固含率的轴向分布呈现S型和指数型两种类型,固含率轴向与径向分布都在过渡段内出现最大梯度,表明过渡段中固体浓度分布比稀相段和密相段更不均匀。表观气速和静床高的变化将导致S型和指数型分布的相互转变,并且对过渡段底部与壁面附近的固体高浓度区影响最为显著。局部固含率脉动概率密度分布表明,在静床高较小时,随着气速的增大,床层下部气含率最大值位置将从中心区移动至环隙区,呈现气含率的双峰型分布。本文提出的修正三段曳力模型考虑了颗粒团聚的影响,对过渡段中分布板影响区之外的固含率分布均能较好地模拟。     

Evaluation of downer reactor performance by catalytic ozone decomposition

Radial distribution profiles of ozone concentrations were measured along an 8.50 m high and 0.09 m inside diameter gas/solid co-current down-flow circulating fluidized bed (downer) to characterize the reactor performance. Tests were conducted under a series of operating conditions at room temperature and near atmospheric pressure, with FCC particles as the bed material. Results show that the concentration distribution of the ozone tracer gas correlates well with the flow structure of the downer. There is quite a uniform radial distribution of ozone concentrations in the core region of all tested axial sections in the fully developed region of the downer, except for the near-wall region where there is a sharp decrease in ozone concentration. And there exists a relatively significant non-uniform distribution in the entrance acceleration region of the downer.     

快速流化床内床层与浸润表面间的传热研究——传热系数的径向分布规律

本文对低温快速流化床内传热系数的径向分布规律进行了实验研究.推荐以下关联式来计算床内各轴、径向位置处的传热系数:式中a、n_1、n_2均为径向位置的函数,(?)为轴向位置的函数.     

The effect of distributor rotation on gas mixing in a fluidized bed

The influence of distributor rotation on gas dispersion in a 15 cm diameter fluidized bed was investigated at four rotational speeds. Gas concentrations were determined at various bed depths and radial positions, according to a recently developed method. The concentration profiles were compared with those of a two-dimensional diffusion model. Rotation of the distributor plate caused an increase in the radial dispersion of the gas essentially at fluidization velocities within a range of u_mf.     

X射线投影成像法测量气固流化床中的固含分布 — (II) 应用及误差分析

通过标准化实验对X射线投影成像系统的误差进行了分析，进而应用该测量系统对提升管、纳米颗粒聚团床、鼓泡床和大直径下行床入口区的固含分布进行了测量，结果说明本测量方法可较准确、无接触测量气固两相流体系的固含分布.     

Discharge composition and concentration profiles in a continuously operating spouted bed

The cause of segregation at the discharge in a continuously operating spouted bed has been investigated. Radial concentration profiles of the coarse component have been detected in a two-component mixture of glass ballotini at different spouting regimes, at different bed levels and discharging from openings at several bed depths. The annulus of a spouted bed has been shown to move in a fashion close to a plug flow without altering the concentration gradients existing below the bed free surface. Consistent with previous results, percolation induced segregation was negligible under these experimental conditions. The concentration existing at the column wall has been shown to be identical to that in the outgoing stream of solids and segregation phenomena at the outlet cannot explain a discharge composition different from the mean concentration in the bed. The particle trajectories in the fountain are believed to be responsible for the radial concentration gradient in the annulus of the spouted bed.