锯末和稻杆流化特性的试验研究

在D90mm×990mm有机玻璃制成的流化床中,对锯末、稻秆以及它们与几种惰性粒子组成的双组分混合物进行了试验研究,结果表明：锯末本身流化范围比较窄,与大于本身的粒子混合时,很容易出现分层现象,分层现象和混合质量比无关;与小粒径粒子混合时,流化情况可以得到改善,并且锯末的质量比越小,流化状态越好。长为0．8mm稻秆不能流化,与河沙混合时,稻秆的质量比小于10％,可以流化,高于10％时不容易流化：当与大粒径的粒子混合时,流化情况明显得到改善,质量比越小,流化情况越好。根据预测双组分混合物的最小流化速度公式计算,发现在生物质质量比较低的时候,试验值和预测值吻合较好。     

锯末和稻秆流化特性的试验研究

在D90mm×990mm有机玻璃制成的流化床中,对锯末、稻秆以及它们与几种惰性粒子组成的双组分混合物进行了试验研究,结果表明：锯末本身流化范围比较窄,与大于本身的粒子混合时,很容易出现分层现象,分层现象和混合质量比无关;与小粒径粒子混合时,流化情况可以得到改善,并且锯末的质量比越小,流化状态越好。长为0．8mm稻秆不能流化,与河沙混合时,稻秆的质量比小于10％,可以流化,高于10％时不容易流化：当与大粒径的粒子混合时,流化情况明显得到改善,质量比越小,流化情况越好。根据预测双组分混合物的最小流化速度公式计算,发现在生物质质量比较低的时候,试验值和预测值吻合较好。     

流化床冷渣器选择仓过渣特性冷态试验研究

以某锅炉厂450 t/h循环流化床(CFB)锅炉的风水联合冷渣器为试验原型,按1:5的比例建立了可视化冷态试验装置.采用实际锅炉排渣作为试验床料.对流化床冷渣器选择仓过渣特性进行了冷态试验研究.试验结果表明:灰渣颗粒临界流化风速与粒径呈线性比例增长关系;选择仓过渣率在一定的流化风速下对粒径具有强烈的选择性,调整选择仓的流化风速可有效控制进入冷却仓的颗粒分布,这种选择性特性可有效指导冷渣器选择仓的设计与实际运行.     

分区流化床内床料的横向迁移和传热特性

在自建的水平循环分区流化床冷态实验台上,采用示踪剂法和传热探针法,分别研究了分区流化床内床料的迁移特性和探针的传热特性;分析了流化风速、颗粒粒径、隔板高度、引射风量、探针位置和取向等因素对传热、传质特性的影响。研究表明：随着流化风速、初始床高和引射风量的增加,颗粒迁移量增加;在相同流化风速条件下,低床区的抛撒量明显高于高床区。当流化风速超过最小流化风速,传热系数随流化风速的提高迅速增加,且达到最大值,然后稍有下降;传热探针背风面的传热系数总体上比迎风面的大;传热系数随床高的增加呈现下降的趋势。总体上,颗粒横向迁移对传热效果的提高有利,在颗粒稳定迁移条件下传热系数的提高值约为30%。     

CFB密相区床料粒径分布对其横向扩散影响的CPFD模拟

该文运用基于计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法的barracuda 17.0软件,对尺寸为900mm×100mm×1200mm的准三维流化床的密相区大颗粒扩散行为进行模拟试验。模拟中,主要考虑在不同流化风速与不同示踪颗粒粒径的条件下,床料粒径分布对密相区中颗粒横向扩散系数的影响。模拟结果显示,宽筛分床内不同粒径颗粒分布十分均匀,无明显分层现象。流化风速及平均粒径相同条件下,单一床料粒径条件下得到的颗粒横向扩散系数略大于宽筛分条件下得到的结果;流化风速相同但床料平均粒径不同条件下,床料平均粒径为1 050μm床内获得的颗粒横向扩散系数要小于床料平均粒径为600μm床内得到的结果。     

壁面约束对气固两相流中细长颗粒流化特性影响的数值研究

细长颗粒的循环流化在工业生产中具有非常广泛的应用，如生物质秸杆在循环流化床中的燃烧，烟丝在循环流化床中的干燥或加湿等。细长颗粒的流化特性受颗粒间碰撞及当地气场风速等因素的影响。文中根据刚体动力学及动量守恒定理，建立起颗粒-壁面碰撞三维数学模型，并采用此三维数学模型研究了壁面约束效应对细长颗粒流化特性的影响。研究发现，壁面对提升管内壁面附近区域的细长颗粒的取向分布及浓度分布均有明显的影响，并且，取向分布随径向位置变化规律也受壁面约束影响。     

循环流化床锅炉的临界流化风量的测定技术分析

介绍了循环流化床锅炉临界流化风速的概念及其在锅炉冷态调试时的测定方法，利用厄贡准则式和浙江大学提出的计算式计算了宽筛分颗粒的冷热态临界流化风速的比值，分析了冷态临界流化风量与热态运行时风量的关系，指出二者基本相当时才能保证热态运行时床料良好流化。     

双循环流化床颗粒循环流率实验研究

为实现颗粒循环流率的合理控制,在自行搭建的双循环流化床系统上对鼓泡床流化风速、快速床总风速和配风比、鼓泡床静床层高度、颗粒平均粒径等控制参数对颗粒循环流率的影响进行了研究,基于附加动量算法、Levenberg-Maraquardt算法和遗传算法3种不同的权值优化算法,建立了BP神经网络优化模型,并比较了模型预测值与实际值间的误差。研究结果表明:颗粒循环流率受鼓泡床流化风速变化影响较小;颗粒循环流率随快速床一次风比、总风速和鼓泡床静床层高度的增加而增加,随颗粒平均粒径增大而减小;基于遗传算法优化的BP神经网络在对测试样本测试时平均误差为0.436 5%,标准方差为0.064 1,预测值与实验值比较吻合,为较优的BP神经网络模型。     

高压流化床鼓泡流化特性的冷态实验研究

在内径90mm的冷模加压流化床实验装置上,以4种不同粒径范围0.15 ～0.17、0.2 ～0.22(Geldart A类颗粒)、0.36 ～0.4、0.4～ 0.45 mm(Geldart B类颗粒)的石英砂为实验物料,在压力(0.1～4.5MPa)范围内进行了加压鼓泡流化实验.研究了压力对最小流化速度umf、最小鼓泡速度umb、床层膨胀高度H、最小流化和最小鼓泡床层平均空隙率εmf、εmb及乳化相平均空隙率εD的影响.实验结果表明:随着系统压力的增加,Geldart B类颗粒的umf减少,但减少的幅度逐渐变小,而Geldart A类颗粒的umf却基本保持不变.在相同的流化风速下,两类颗粒的H都随压力的增加而增高,但压力对两类颗粒的εmf影响较小.GeldartA类颗粒的umb、εmb和εD都随压力的增加有比较明显的增大.在实验过程中还发现平均粒径为0.38mm的Geldart B类颗粒,在高压下表现出了Geldart A类颗粒的特性,为增压流化床的设计提供较可靠的参考依据.     

中速磨煤机磨制生物质颗粒料的适应性研究

生物质燃烧不会增加二氧化碳排放量，发展生物质与燃煤耦合发电技术是加快电力转型升级的可行途径。采用压型后的生物质与煤粉在不同的磨煤机中磨制且不掺混，由不同的燃烧器分别送入炉膛，该方式不需要增加额外的生物质处理设备和设置生物质燃料处理车间，可大大节省投资和厂区空间。其关键限制性技术因素在于电厂的磨煤机是否能够有效研磨生物质颗粒燃料，以及如何评估现有磨煤机对新型耦合燃料的适应性。为此，搭建了中速磨煤机实验台，分析中速磨煤机磨制生物质颗粒的适应性。结果表明：中速磨煤机碾磨木屑生物质颗粒时碾磨出力降低，有效出力修正系数为0.65～0.70;ZGM型中速磨煤机碾磨木屑成型颗粒时，加载力特性、分离器特性均在料粉粒径0.2 mm分界下变化明显，可考虑将筛分细度R200和R500定为磨煤机研磨生物质颗粒料粉均匀性指标的衡量标准；相对于磨制煤粉，磨制成型生物质颗粒加载力的增加或现行分离器转速的提升对细度分布影响规律有较大差异，亟待进一步的深入研究。     

宽粒径分布流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学-离散单元(CFD-DEM)耦合方法对三维宽粒径分布流化床进行数值模拟研究，对比了两种不同表观气速下流化床内颗粒的分离和混合情况，并对计算结果进行了详细分析。在宽粒径分布流化床内，存在不同程度的颗粒分层现象。当表观气速较低，处于最小颗粒的最小流化速度与最大颗粒的最小流化速度之间时，会出现明显的分层，整体上为大颗粒在下、小颗粒在上的分层结构，而当表观气速较高，大于最大颗粒的最小流化速度时，床内不再出现明显的分层现象。最后对两种不同表观气速下床内颗粒的分层和混合的详细运动行为进行了分析和讨论。     

废轮胎胶粒与石英砂的混合流化特性研究

使用自行设计的流化床热解试验装置进行废轮胎胶粒与石英砂混合流化特性试验,得到指导热态试验的关键参数。结果表明,在试验范围内,石英砂与胶粒的合理质量配比为2:1～4:1之间。在此基础之上,选择20目左右的胶粒粒径能够获得最佳的流化特性。在胶粒粒径相同时,石英砂床层高度为40 mm时的稳定流化区域最适合热态试验操作。     

The influence of the gas-distributing grid diameter on the transition velocity and hydrodynamics of the bottom layer in circulating fluidized bed installations

The dependences of dimensionless fluidization velocities separating bubble, transition, and fast fluidization regimes on the properties of dispersed material for particles belonging to groups B and D (according to D. Geldart’s classification) are presented. Correspondence between the considered dependences and experimental data obtained by different researchers and their correlation with critical fluidization velocities and particle terminal velocities are shown. The hydrodynamic mechanisms governing the saturation of fluidized bed with bubbles on reaching the transition fluidization velocity in installations having different sizes are considered. Factors due to which a bottom bubble layer disappears in narrow installations and is retained on large-diameter grids in an intense channel forming mode are explained. Experimental data are presented from which it is seen that the bubble layer hydrodynamics depends on the gas-distributing grid diameter and that this diameter has an insignificant influence on the fluidization velocity during the transition from a bubble to fast fluidization regime.     

细长颗粒流化过程取向性的数值模拟研究

细长颗粒的循环流化在工业生产中具有非常广泛的应用背景。取向性是细长颗粒的一个重要特性，它对细长颗粒的循环流化具有重要的影响，但国内关于细长颗粒取向性特性的研究还处于起步阶段。文中根据实际冷态循环流化床的结构及运行参数，采用数值模拟方法，对床内的气固两相流场进行了模拟，发现并揭示了细长颗粒的取向性的一些特性。细长颗粒的取向性在水平方向上呈现出均匀性，在竖直方向上表现出较强的不均匀性。细长颗粒多以竖直方向的姿态在提升管内流动；流场风速越大，竖直姿态流动的颗粒数量百分比越大；床高增加，竖直姿态流动颗粒数量百分比略有减小；细长颗粒长径比对颗粒的取向性没有明显影响。     

基于多孔介质模型的大型循环流化床锅炉流化特性的数值模拟

对于480 t/h以上的大型循环流化床锅炉,实际运行时,由于床层流化不均,风室内会出现不同程度的漏煤现象。为了改善床料的流化质量,文中采用多孔介质模型对布风板的结构进行了简化,模拟时采用三维双欧拉多相流模型,并结合颗粒动力学理论使方程封闭,研究了480 t/h循环流化床在不同布风板阻力下的流化特性,模拟结果表明,增大布风板阻力能有效改善煤层流化均匀性,减少风室漏煤。因此,大型循环流化床锅炉设计时,需要对布风板结构、开孔尺寸精心设计,合理增加布风板阻力。     

Three-zonal engineering method of heat calculation for fluidized bed furnaces based on data on commercial investigations of heat generation distribution during biomass combustion

A three-zonal method of heat calculation of furnaces for combustion of biomass and low-caloric fuel in the fluidized bed is described. The method is based on equations of thermal and material balances that account for heat generation by fuel in the zone, heat-and-mass transfer heat exchange between the furnace media and surfaces that bound the zone, and heat-and-mass transfer between furnace zones. The calculation procedure for heat generation by fuel in the fluidized bed (FB) using the heat generation portion by the fuel is proposed. Based on commercial investigations, the main factors that affect the average temperature in the FB and the portion of fuel heat that is released in the FB are determined. Results of commercial investigations showed that the airflow coefficient in the FB should be recognized as the main operation parameter that affects the average temperature in the FB and, consequently, heat generation in the FB. The gas flow rate in the FB can be marked out as the second factor that affects the consumption degree of oxidizer supplied in the FB. Commercial investigations revealed that mixing is affected by the gas flow rate in the FB and the bed material particle size, which may be changed during the boiler operation because of the agglomeration of particles of sand and ash. The calculation processing of commercial investigations on a KM-75-40M boiler of a CHP-3 of an Arkhangelsk Pulp and Paper Mill (APPM), which was carried out using the inverse problem procedure by means of a developed computer program, determined the range of the fuel heat release share in the FB, which was 0.26–0.45 at an excess air factor of 0.59–0.93 in the bed, and the heat release share in the maximum temperature zone in the total heat release in the superbed space. The heat release share in the bed is determined as an approximating function of the excess air factor in the bed and the fluidization number. The research results can be used during designing boilers with the fluidized bed on biomass.     

棉秆在循环流化床中燃烧特性的实验研究

该文介绍了长度为10~100 mm棉秆与弱酸性床料的混合流化特性,主要研究流化风速和棉秆与床料不同配比对混合均匀度的影响。实验结果表明,10~100 mm棉秆与一定粒径分布的床料,质量配比为1~2%,流化数N>3时,能较均匀地混合流化,但流化数N> 7时,混合均匀度有所降低。棉秆与床料配比对混合均匀度也有影响,棉秆的质量配比越小,混合得越均匀,所以设计循环流化床锅炉时流化风速、静止床高要选择合理。在0.5 MW CFB实验装置上研究了纯棉秆燃烧时,流化速度、二次风率和棉秆给料量对炉内温度场分布的影响,结果表明,根据CFB实际运行参数,当流化速度为4~4.5 m/s时,尽管此时混合均匀度有所降低,但并没有影响到密相区稳定燃烧,其温度能够维持在830~870 ℃。实验后放出的底渣没有出现烧结现象,基本保持原来的形貌,说明弱酸性床料能够适合棉秆循环流化床燃烧。     

白鹤滩电站水轮机泥沙磨损评估研究

为预估白鹤滩电站水轮机的泥沙磨损,为水轮机选材、大修及防护方案的制定提供数据支撑,本文利用水力机械磨蚀测试系统中的旋转圆盘磨蚀测试工位,根据白鹤滩电站的过机泥沙条件及过流部件过流条件,对相应泥沙和过流条件下过流部件备选材料的磨损规律及磨损性能进行了实验研究。通过试验研究获得不同含沙浓度、过流速度磨损条件下不同材料表面的磨损深度,并通过多元线性回归法拟合试验数据获得不同材料的磨损率公式。利用磨损率公式及磨损率-粒径关系式,对一定运行时间范围内真机主要过流部件转轮及导叶区的磨损深度进行了预估,结果表明磨损较严重的部位为活动导叶下端面及转轮叶片出口靠近下环处。机组运行10年后,水轮机上述区域的磨损量分别为2.66 mm、1.75 mm。依据国家标准《反击式水轮机磨损技术导则》,两个过流区域的磨损量均较小,对机组正常运行影响较小,满足10年大修周期要求。