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。     

成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速研究

为了研究成型生物质颗粒与砂混合物的流化特性,在一个小型冷态鼓泡床试验台上进行一系列试验,得到不同砂粒径、不同掺混比下成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速。结果表明,混合物的初始流化风速随砂的粒径和生物质掺混比的增加而增加。提出一种适合计算生物质颗粒与砂混合物初始流化风速的方法,该方法可以预测生物质与砂混合物的初始流化风速。     

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。     

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。     

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。     

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。     

均匀磁场中磁种聚并脱除燃煤PM10实验研究

在均匀磁场中，通过添加Fe3O4磁种对东胜烟煤燃烧产生的0.023-9.314 mm粒径范围内飞灰粒子进行了聚并实验，研究了磁种对飞灰粒子聚并的形态以及粒径、磁感应强度、质量浓度、停留时间和磁种添加比例对聚并的影响。实验结果表明：磁种与多个飞灰粒子聚并，将飞灰粒子连接在一起；添加磁种可提高所有粒径飞灰粒子的聚并脱除效率，其中对小粒子更为明显；磁种对飞灰粒子的聚并可通过增大磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间以及磁种的添加质量比来加强，从而提高粒子的聚并总脱除效率；在粒子达到饱和磁化时，磁感应强度的增大对聚并无作用；在磁种添加比例不变时，粒子数目中位直径随总聚并脱除效率的提高而降低；在其它条件不变而增大磁种添加质量比时，粒子数目中位直径增大。数值模拟结果表明，当飞灰粒子质量浓度为40g×m-3时，聚并总脱除效率可达80%，数目中位直径从初始的0.151 mm减小到0.098 mm。     

循环流化床锅炉焦炭粒子的燃烧特性及其改进措施

通过建立单颗粒焦炭粒子燃烧的数学模型,并利用计算机求解,探明了循环流化床锅炉中焦炭粒子含碳量随粒径变化呈峰值特征这一现象的物理本质。结果表明,焦炭的粒径越小,其表面温度越接近于床内温度,而且焦炭粒子的燃烬时间随粒径变化的曲线将出现峰值。本文还提出了一些改进燃烧的措施。     

建峰热电厂CFB锅炉破碎筛分系统改造

建峰热电厂2×80t/hCFB锅炉在燃料发生变化时,由于入炉煤粒径的宽范围分布,造成锅炉煤粒燃烧呈现4种状态:(1)层燃燃烧方式,主要存在于大颗粒部分(粒径(15～50)mm);(2)鼓泡燃烧方式,主要存在于中颗粒部分(粒径(6～15)mm);(3)流化燃烧方式,主要存在于小颗粒部分(粒径(1～6)mm);(4)气力输送燃烧方式,主要存在于超小颗粒部分(粒径<1mm)。由于选用国产破碎机(采用多级齿压原理),特别是对煤矸石而言,机械破碎、燃烧破碎和磨损基本上无法将其体积变小(粒径(10～50)mm),因此会产生以下问题:(1)影响炉内流化。由于床料大颗粒数量增加,流化风量也相…     

回转干馏炉转向及物料配比对停留时间的影响

物料在回转干馏炉内的停留时间影响油页岩固体热载体干馏技术的干馏效果及出油率。在油页岩固体热载体干馏系统实验台上,以油页岩颗粒与页岩灰的混合物为实验物料,采用示踪粒子方法研究了冷态条件下混合物的配比、回转干馏炉（带内部翻料构件）的旋转方向2种因素对混合物停留时间的影响。结果表明,混合比例的不同会造成颗粒平均粒径的不同,平均粒径较小的混合物料停留时间长;干馏炉因翻料构件的结构特性,旋转方向不同时能形成不同的颗粒运动模式,当工作在直角抄板模式时,较大的表面层颗粒滚落距离造成了较长的物料停留时间。     

水煤浆球在异密度热态流化床内的破碎规律研究

为研究水煤浆流化悬浮燃烧时的破碎规律，用以马弗炉制备的浆球模拟该技术中形成的浆滴，在异密度热态流化床内，通过改变运行参数即床温(650、750、850和950℃)、流化数(3、3.5、4、4.5)和床料高度(30、50、70和90 mm)来研究水煤浆滴形成浆球后在流化床内的破碎状态。并分析了床温、流化数和床料高度3个运行参数对破碎后颗粒粒径分布的影响。试验发现水煤浆球在热态流化床内发生的一次破碎在30 s以前就结束了，然后同时存在二次破碎和逾透破碎的作用。     

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%。     

循环流化床气固两相流颗粒分布的数值模拟

对于秸杆燃烧循环流化床锅炉，需要有足够高的悬浮段并且悬浮段有一定的颗粒数量浓度以保证易悬浮的秸杆能够在提升管内充分燃烧。因此，了解惰性物料在提升管内的颗粒数量浓度分布随级配的变化规律对秸杆燃烧循环流化床的设计有指导意义。文中根据实际冷态循环流化床的尺寸和实验参数，采用蒙特卡罗方法对提升管内气固两相流进行了数值模拟，通过改变石英砂颗粒的级配并进行相应计算分析，揭示了提升管内石英砂的颗粒浓度分布随级配的变化特性。结果表明，通过改变级配可以改变提升管内颗粒数量浓度分布，但不能改变密相区高度。     

水煤浆球在流化床内的燃烧试验及灰色关联分析

为了研究水煤浆在流化床内的燃烧状态，用人工制备的水煤浆球模拟水煤浆滴在炉内下落后形成的浆球，投入不同运行参数(床温、流化数、床料高度)下的以石英砂为床料的热态流化床内进行燃烧试验。其中床温为650、750、850和950℃，流化数W为3、3.5、4和4.5，床料高度为30、50、70和90 mm。分别在15、30、45、60和75s 5个不同的流化时间后取出浆球测量其中残留固定碳占投入浆球内固定碳的质量百分比，分析各参数对燃烧过程的影响，并用灰色关联分析确定各运行参数对该质量百分比的影响排序，可确定床料高度对其影响最小，在前期和后期流化数的影响最大，中期床温影响最大。     

流化床燃烧麦秸床料团聚结渣研究

流化床技术在热转化生物质方面具有优势,但生物质流化床锅炉在运行中,经常遇到床料结渣问题。该文用流化床实验装置燃烧麦秸,发现床料发生了严重的团聚结渣,床层流化状态明显恶化。随着运行时间延长,床料颗粒表面富集越来越多的钾。分析表明,渣块中的融化物组成可以用K2O-CaO—SiO2三元系简化,三元系相图可解释融化出现的原因。由于生物质灰熔点低,燃烧的半焦表面变黏,黏结床料颗粒产生结渣。通过与细灰碰撞,床料颗粒表面形成一层均匀的灰层并融化,当灰层足够厚时,黏性力让床料颗粒通过有限的点黏结在一起,形成结渣。     

木屑和聚乙烯流化床共气化实验研究

为揭示城市生活垃圾中典型组分在气化过程中的相互作用，该文以木屑和聚乙烯为研究对象，在流化床中进行了单组分和双组分共气化实验研究。结果显示，通过控制燃料量和反应温度，可以避免流化恶化现象发生。木屑与聚乙烯共气化时，CH4的浓度分布与单组分聚乙烯气化CH4趋势一致；共气化时，产品气中CO浓度随着温度升高而降低，近似于单组分木屑和聚乙烯气化时CO浓度的线性组合；共气化时C2Hm生成量减少。静止床高增加时，有利于CO、H2、CH4以及低碳氢化合物的生成。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

油页岩发电利用研究

通过对广东省茂名地区油页岩燃烧特性的分析,并根据近年来我国对油页岩燃烧发电的试验研究和运行实践结果,对运用循环流化床锅炉技术实现油页岩燃烧发电的特点和经验进行了总结。结合我国对300MW等级循环流化床锅炉技术的引进和消化吸收,指出利用大容量循环流化床锅炉技术对茂名油页岩进行燃烧发电利用已经具备技术条件,在燃油页岩循环流化床锅炉的设计中应针对油页岩热值低、灰分大、着火容易、燃烧快、流化困难等特点开展改进性的研究工作。