高压密相气力输送垂直弯管阻力特性

在输送压力可达4 MPa的气力输送实验台上,进行不同平均粒径煤粉的密相输送实验。从理论与实验两方面研究气固两相流流经弯管的压损随煤粉体积分数以及表观气速的变化规律。结果表明,高压密相输送中煤粉运动造成的能量损失是总压损的主要部分,且总压损随着煤粉体积分数的增加而增加。研究表明,相同质量流量下,随着表观气速的增加,弯管动能压损增加,摩擦压损降低;相同表观气速时,随着煤粉体积分数的增加,摩擦压损增加;固相摩擦系数与煤粉平均粒径及煤粉质量流量无明显关系,随着表观气速的增加略有下降。     

煤粉加压密相进料影响因素分析

延长石油碳氢研究中心100 t/d输运床气化装置采用正压输送的方式,使煤粉进入气化炉中,粉煤密相输送的过程中,输煤管线流量的不稳定,容易引起系统波动,会影响气化反应的进行。通过交变压锁斗的下料速率、输送气量大小、煤种的变化、气化炉压力波动等来探究对粉煤密相输送的影响。     

工业级竖直上升管内煤粉密相气力输送研究

在自主搭建的工业级管径(内径50 mm)的气力输送实验平台上,开展煤粉密相气力输送实验,同时借助计算颗粒流体动力学(CPFD)的数值模拟方法,研究不同表观气速下竖直上升管道内煤粉的输送特性和流型特征。随着表观气速的增加,电容层析成像技术(ECT)和CPFD数值模拟都表明,竖直上升管内的煤粉气固两相流依次呈现满管流、环状流和悬浮流的输送流型。相应地,单位管长压降呈先减小后增大的趋势。研究发现:气固流动的颗粒速度、浓度和管道压降等实验测试结果和模拟预测结果吻合良好,表明CPFD的数值模拟方法既能正确预测流型发展趋势,又能定量获得压力、速度、浓度等输送特征参数。     

操控条件对煤粉密相气体输送特性影响

为了获得操控条件对煤粉密相气体输送的影响规律,在上出料输送装置中,各种操作参数,如锥部气流率、底部气流率、调节气流率、输送压力和输送压差对煤粉质量流率、固气比、煤粉速度和表观气速的影响进行研究。结果表明:当锥部气流率改变时,煤粉质量流量改变不超过8%,且其他输送参数改变也较小;当底部气流率为0,煤粉仍可实现输送。随着底部气流率的增加,输送量和固气比呈现下降趋势,但表观气速和煤粉流速却呈现相反的趋势;当调节气流率从0增加到0.9 m3/h时,输送量从1 548 kg/h增加到1 582 kg/h,仅增加2.2%,但表观气速、煤粉流速和固气比变化却较大;当压力大于1 000 kPa,压力对输送特性的影响变小;输送参数都随着输送压差的增加显著增加。研究结果将为大规模干煤粉气化技术的密相输送操作提供重要参考。     

工业级管道中粉煤浓相流动特性

分别以干燥空气和粉煤为输送载气和介质，在39 mm工业级水平不锈钢管内进行了浓相气固两相流动特性实验研究。高速摄像仪拍摄到的粉煤流型表明，浓相输送条件下存在分层流。在流化气和调节气协同作用下，工业级管道中的粉煤浓相输送规律与此两路气流流量密切相关，并获得了39 mm管径下的粉煤气力输送相图。与管径较小的20 mm水平不锈钢管输送结果的比较表明：较大管径条件下，输送压力对粉煤流率的影响更为显著，输送的经济气速相对较高；相同输送通量情况下，较大管径的输送单位管长压降低，且输送通量变化引起的单位管长压降变化也较为平缓。     

工业级水平管粉煤气力输送的最小压降速度和稳定性

采用压缩空气作为输送介质,在工业级水平管(内径50 mm)上开展了粉煤密相气力输送实验研究。在实验获得最小压降速度基础上,通过电容层析成像系统观察到,随着表观气速降低而存在分层流、沙丘流、移动床流以及栓塞流4种流型。不同流型压力信号的概率密度分布和功率谱密度分析表明,压力信号的波动特征与流型紧密联系;由于流动形态的变化,存在由稳定输送过渡到不稳定输送的临界气速,且该速度小于最小压降速度。     

Shell煤气化装置的煤粉输送过程稳定性分析

在中石化安庆分公司Shell粉煤气化装置上,通过测量并采集煤粉循环过程以及气化炉运行过程的煤粉输送管线上压力与煤粉流量信号,开展了煤粉密相气力输送过程稳定性分析研究。在获得管线压力和煤粉流量时间序列基础上,借助标准差和最大振幅的信号处理方法,重点研究了煤粉流量调节阀开度、煤粉质量浓度和输送压差对煤粉输送稳定性的影响。研究结果表明:煤粉流量调节阀开度增加,管线压力易受给料罐压力波动的影响;煤粉流量调节阀开度减小,管线压力呈随机波动,输送不稳定程度增加。煤粉质量浓度增加,其输送稳定性有所降低;输送压差对煤粉输送稳定性的影响与调节阀开度有关。在此基础上,通过对比分析气化炉运行工况的煤粉输送稳定性,提出了适当降低输送压差,以减少系统能耗的建议。     

Shell煤气化装置的煤粉输送过程稳定性分析

在中石化安庆分公司Shell粉煤气化装置上,通过测量并采集煤粉循环过程以及气化炉运行过程的煤粉输送管线上压力与煤粉流量信号,开展了煤粉密相气力输送过程稳定性分析研究。在获得管线压力和煤粉流量时间序列基础上,借助标准差和最大振幅的信号处理方法,重点研究了煤粉流量调节阀开度、煤粉质量浓度和输送压差对煤粉输送稳定性的影响。研究结果表明:煤粉流量调节阀开度增加,管线压力易受给料罐压力波动的影响;煤粉流量调节阀开度减小,管线压力呈随机波动,输送不稳定程度增加。煤粉质量浓度增加,其输送稳定性有所降低;输送压差对煤粉输送稳定性的影响与调节阀开度有关。在此基础上,通过对比分析气化炉运行工况的煤粉输送稳定性,提出了适当降低输送压差,以减少系统能耗的建议。     

宁东灵武矿区煤粉密相输送管道压降研究

采用Barth气力输送理论,通过实验在质量流率1 550—1 700 kg/h的输送范围内,研究了宁东灵武矿区煤粉密相输送的压降和表观气速的关系。结果表明:随着表观气速的增加,水平管道和竖直管道的压降都是先降低后升高,但竖直段的压降变化速度比水平段变化快,水平段的经济气速(4 m/s)小于竖直段的经济气速(7 m/s)。通过计算值与实验值比较,发现理论计算值与实验值偏差在30%以内,说明基于Barth附加压降法对宁东灵武矿区煤粉密相气力输送管阻力特性的计算具有较好的适应性。     

煤粉高压密相输送装置建设与调试

为研究干煤粉气化炉供煤系统的工作特性,包括煤粉高压状态下的输送规律、压降阻力特性及输送稳定性,建立了一套发送罐最大工作压力为6 MPa的煤粉高压密相输送实验装置;介绍了该装置的主要系统、调试过程,论述了该装置的特点及存在的问题。     

一种脱油油砂颗粒流态化特性的研究

在一套直径300mm、高7000mm有机玻璃冷模实验装置上对一种脱油油砂颗粒流态化特性进行了实验研究。粒度测试结果表明该脱油油砂颗粒的粒度分布宽,细颗粒含量较多。采用FXC-Ⅱ/32型压力迅检仪测量了不同表观气速下脱油油砂颗粒沿流化床轴向平均颗粒浓度分布,采用压力梯度法测量了脱油油砂颗粒的密相床膨胀,采用容积法测量了自由空域内脱油油砂颗粒的夹带量。实验结果表明,该脱油油砂颗粒的流化性能较好;轴向平均颗粒浓度分布整体表现为下浓上稀,其中,在密相区随表观气速增加而减小,在稀相区随表观气速增加而增大;基于床高比表示的密相床膨胀随表观气速增加先增大后减小,在表观气速为0.362m·s-1时密相床最大;自由空域内的夹带量随表观气速增加而增大;建立了密相轴向平均颗粒浓度的数学模型,模型预测值与实验值吻合较好。     

Shell煤气化装置煤粉输送系统压降特性研究

在中石化安庆Shell粉煤气化装置的煤粉输送系统中,通过新增设压力与压差传感器,对2#煤线系统的压降特性进行了测试研究。在装置运行不同阶段,分别获得了煤粉循环输送系统与煤粉入炉输送系统的压力分布曲线,给出了各系统主要阻力部件煤烧嘴、煤粉流量调节阀和减压器的压降数据及其压降分率。研究表明:在煤粉循环输送系统中,减压器所占的压降分率最大,具有良好的提压作用;煤粉入炉输送系统的最大压降在煤粉流量调节阀上。针对煤粉流量较低负荷运行情况下,提出了合理设置煤粉输送压差与煤粉流量调节阀开度的优化、节能操作方法。文章还对所获测量参数进行了综合整理,给出包括煤粉速度、煤粉质量浓度、煤粉流量以及管线压降的多参数操作曲线。     

浅析GSP气化工艺煤粉输送系统稳定性操作及其对气化过程的影响

煤粉输送系统对气流床气化炉的稳定运行至关重要,从载气流量、给料容器的流化气量、系统压差以及煤粉的性质等角度分析了影响煤粉输送系统稳定性的因素,同时对煤粉输送系统的参数进行了优化。从气化炉内煤粉与气化剂的混合过程、煤粉在气化炉内的停留时间的角度讨论了煤粉输送系统的稳定性对气化效果的影响。     

GSP气化炉苛刻工况阀门的应用及国产化

神华宁夏煤业集团烯烃一分公司气化装置采用德国西门子加压气流床干煤粉气化工艺技术(以下简称GSP),具有煤种适应性宽、碳转化率高、有效气产率高和氧耗低等优点。该干煤粉气化工艺大致可描述为:合格的干煤粉由煤粉制备系统的低压煤仓(压力约0.5k Pa),经气力输送系统(压力约0.7MPa)的冷氮输送至气化的低压煤粉仓(压力约1.5k Pa),然后靠重力进入到煤锁斗,锁斗进行加压至4.5MPa然后输送至气化炉的给料容器(4.5MPa),最后利用给料器和气化炉的差压通过3条煤粉管线输送至气化炉(3.8MPa)进行燃烧反应,产生合成气、黑水和煤渣;合成气经过洗涤除尘后送至下游变换装置。黑水经过闪蒸、过滤之后进入到气化装置循环水系统,进行再循环使用。     

不同管径水平管气液两相流流动特性数值模拟

为更好了解不同管径水平管气液两相流的压降特性,选用空气和水在管径分别为38.1,50.8,101.6 mm,长为9.525 m的水平管内进行气液两相流数值模拟,并结合理论分析了不同管径下水平管气液两相流压降的变化规律.利用Fluent软件研究结果表明:在同一管径下,当液速一定时,压降随气速的增大而增大;气速恒定时,压降...     

二元颗粒在气固流化床中的轴向分布特性

通过大型冷模实验测量了二元混合颗粒在流化床内沿轴向的压力分布，考察了混合颗粒截面平均浓度沿轴向的变化特点。通过分析床层压差分布的转折点，确定了密相区与稀相区的相交界面高度，根据实验结果给出了经验关联式。通过压力信号标准差分析了流化床内混合颗粒流化性能与表观气速和颗粒混合比例的关系。实验结果表明，平均颗粒浓度沿流化床轴向呈下降趋势，且在密相区中随表观气速增加而减小，在稀相区中随表观气速增大而增大。二元颗粒中大颗粒比例x_l为0.685时，密相区总平均颗粒浓度存在最大值。密相区与稀相区相交界面高度随表观气速增大而提高。当0.225≤x_l≤0.479和0.561≤u_g≤1.122 m/s时，流化床内二元颗粒的流化性能和混合程度达到最佳。     

首套GSP干煤粉气化的模拟与分析

为研究GSP干煤粉气化反应特点,以Aspen Plus模拟软件为工具,选择Gibbs自由能最小化建立气化炉模型。通过模拟GSP干煤粉气化的压力、氧煤比、蒸汽煤比及不同输送载体对气化过程的影响,结果表明:压力增加可使粗煤气中甲烷含量增加;氧煤比和蒸汽煤比影响着气化温度和有效气组成;输送载体切换为二氧化碳后可使有效气增加2%。该模拟计算对于GSP干煤粉气化工业操作有一定借鉴意义。     

基于Aspen Plus的煤粉高压气力输送压降研究

为研究煤粉高压气力输送的管道压降,对Aspen plus中气力输送模型的原理及应用进行了详细介绍,首先用Aspen Plus对纯气相压降进行了模拟计算,回归出气相摩擦因子,气相压降模拟值与实测值误差在10%以内,然后在气相压降计算准确的基础上,对DN10 mm、DN15 mm及DN25 mm三种不同管径的气固两相流压降进行模拟计算,回归出颗粒摩擦系数,气/固两相压降的模拟值与实测值误差在30%以内,最后对输送压力(g)为7 MPa的超高压气/固两相流压降进行了预测分析。     

高固气比状态下的粉煤气力输送

在自建的气力输送系统上，进行了高固气比状态下粉煤气力输送研究.分别在内径为15、20、32 mm的管道中进行了输送实验,考察了操作参数对粉煤质量流量、固气比、表观气速等气力输送特征参数的影响.结果表明，输送固气比达到200～580 kg•kg^-1;随气体流量增加，粉煤的质量流量增大，而固气比降低;与输送压力的影响相比，管径对粉煤质量流量的影响程度更为显著;给出了基于本系统描述各参数之间相互关系的经验方程，表明较小的气量和较大的输送管径更有利于实现高固气比状态下的粉煤气力输送.     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.