漏斗-立管系统悬料区的压降计算方法

对于Ｇｅｌｄａｒｔ－Ｄ类颗粒在负压差漏斗－立管系统的悬料操作区的压降可以通过郭慕孙提出的气固移动床的公式求得。计算所得的压降大小与实验结果相比较误差在２０％的范围内;并且证明悬料区的总压降可以近似等于立管的压降。     

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.     

脉冲式密相气力输送水平管中的料栓行为

探讨了聚丙烯颗粒在脉冲式密相气力输送水平管中的料栓行为. 结果表明在一定操作气速下,料栓的长短变化有规律,料栓的运动速度随其长度而变;栓长为1 m左右的聚丙烯颗粒由栓状流向沙丘流型转变的料气速度之比为0.7~0.8,出现在操作气速5 m/s左右;单个料栓的压力梯度与其长度有关,沿单个料栓的压力梯度和截面固含量随气速而变;料栓压降与操作气速无关.     

磷石膏颗粒湍动流化特性实验及模拟

针对磷石膏颗粒湍动流化体系曳力变化的问题,在实验的基础上,考虑非均匀结构对曳力的影响,引入修正因子φ修正Gidaspow曳力模型,对2D流化床进行了数值模拟研究。通过将Gidaspow模型在不同φ值下的模拟结果与实验结果进行对比,研究φ值的改变对模拟结果的影响规律及一定气速范围内磷石膏颗粒湍动流化体系曳力变化特性。结果表明,Gidaspow模型高估了实验体系曳力,对体系流化特性的预测效果较差;适当φ值的引入能明显提高Gidaspow模型对床层膨胀、压降及体系非均匀度的模拟精度。模拟结果反映出φ值越小,床层膨胀高度越低,床内颗粒浓度分布越不均匀,床层压降波动性越大。随着气速的升高(0.144~0.240 m/s),颗粒沿水平方向上的聚集程度加剧,φ值呈非线性减小(0.31~0.24)。流化体系的非均匀度随着气速增加而增大,颗粒浓度沿径向存在较大梯度,两侧边壁处附近出现环-核结构且流场分布对称性较差。     

多段分级转化流化床提升管中颗粒聚团特性的研究

采用PC6D型颗粒浓度测量仪,在多段分级转化流化床冷态实验装置上,测量了提升管中局部固体浓度,对颗粒聚团特性进行了实验研究。结果表明:径向上絮状物的时间分率Fc和絮状物内的颗粒浓度εsc在床层中心区(r/R0.6)较低,而在边壁区(r/R0.8)相对较高。提升管所有截面上各径向位置的Fc和εsc均随表观气速urg的减小和/或固体循环量Gs的增加而增加,轴向上操作条件对底部加速段Fc、εsc的影响明显高于对上部充分发展段Fc、εsc的影响;径向上操作条件对中心区Fc、εsc的影响显著高于对边壁区Fc、εsc的影响。在絮状物颗粒浓度0到εsmf范围内,得出絮状物内的颗粒浓度εsc与该处相应的局部颗粒浓度εs的变化关系式为εsc=3.33εs0.8。     

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0. 14和0. 30 m/s,循环流率从50 kg/(m~2·s)提升到60 kg/(m~2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3. 5时,最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。     

气固流化床中双组分混合颗粒的流态化特性

在一套φ500 mm×12500 mm大型有机玻璃冷模实验装置中,采用FXC-П/32型压力巡检仪测量了双组分混合颗粒体系沿流化床轴向的颗粒浓度分布,采用容积法测量了不同操作条件下自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量,并根据稀相空间的轴向颗粒浓度获得了双组分混合颗粒的输送分离高度(TDH)。实验结果表明：混合颗粒在密相床的平均空隙率在小颗粒质量分数为0.4时存在一最小值;双组分混合颗粒的TDH随表观气速的增加而增大,随小颗粒质量分数的增加也增大。在自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量随表观气速的增加而增加,当表观气速小于0.6 m•s^-1时,随表观气速增加明显;当表观气速大于0.6 m•s^-1时,增加趋势减缓。而当表观气速小于0.5 m•s^-1时,双组分混合颗粒的饱和夹带量随小颗粒质量分数增加,变化趋势不明显;当表观气速大于0.5 m•s^-1时,则随小颗粒质量分数的增加而增大明显。通过对实验结果的分析,建立了双组分混合颗粒TDH的数学模型,模型值与实验值吻合较好。     

气固逆流下行流化床中颗粒速度的径向与轴向分布

在内径90 mm、高7 m的逆流下行床冷态实验装置中,研究了气固逆流下行床中循环锅炉灰(dp=300 mm)颗粒速度的径向分布及其沿轴向发展. 结果表明,局部颗粒速度沿径向分布是不均匀的,在完全发展区,颗粒速度中心和边壁低、在r/R=0.85附近颗粒速度最大. 由大量实验数据回归出预测充分发展段局部颗粒速度的关联式,该公式计算值与实验值的平均相对偏差小于±11%. 不同径向位置的局部颗粒速度沿轴向的变化趋势不同,边壁区域(r/R>0.622)颗粒速度沿轴向单调递增,而中心区域(0相似文献   

在具有锥形料腿的循环流化床中流化CaCO3超细颗粒

根据粘附性颗粒在流化过程中形成的聚团具有较宽粒径分布并因此导致大聚团在流化床中沉积和死床的问题,提出了循环流化床的锥形回料系统设计. 该回料系统包括两部分：锥形料腿和带辅助进气的V型阀. 实验证明,锥形料腿通过提供变化的表观流化气速,克服了流化聚团沉积死床等现象;而V型阀的辅助进气,对于保证V型阀顺利输送粘附性颗粒具有关键性作用. 借助这种回料系统,实现了高粘附性超细CaCO3颗粒在循环流化床的稳定快速流化. 从提升管内部拍摄的照片显示,尽管提升管采用较高的流化气体速度,但超细CaCO3颗粒仍然是以聚团的形式被流化. 对在提升管不同高度采集的聚团分析表明,处于快速流化状态的CaCO3聚团的直径远小于传统流化床中聚团的直径,并且在提升管高度方向聚团直径没有较大的变化. 同时实验还显示,提升管轴向空隙率呈S型分布,而径向则体现环-核结构,具有典型的快速床特征.     

快速流化床径向空隙率分布测定及关联

本工作开发了光纤探头多元回归新标定法,用于测定气固系统床层空隙率。在直径90mm 快速流化床内,考察了气体速度和固体循环速率对径向空隙率分布的影响。实验结果表明,床内存在径向空隙率分布的不均习性,在床中心附近固体浓度较低而靠壁处浓度增大。径向分布曲线的形状仅依赖于截面平均空隙率。对催化裂化催化剂,不同径向位置(φ=γ/R)处的空隙率可用下面的关联式表示:当φ≤0.75 ε=■~(φ~2+0.191)或 lnε-lnε_0/lnε_ω-lnε_0=(0.75)~(4.47φ~2)当φ≥0.75 ε=■~(φ3.62φ6.17+0.191)或 lnε-lnε_0/lnε_ω-lnε_0=φ~4.47φ~2φ=0.75将径向分布分为两个区域:φ<0.75对,分布较平坦;而φ>0.75时,分布较陡。意味着床中心部分与边壁处气固行为的差异。为度量径向空隙率分布的不均匀度,定义指数S~2=∫_0~1(ε-■)φdφ。计算发现,在■>0.75范围内,S~2随■的增加而单调地减小,表明随■增大,径向空隙率分布渐趋平坦。     

负压差移动床上管料斗中散体颗粒流动特征──Ⅱ散体颗粒平均质量流率研究

本文给出利用料斗中体均压力梯度与立管压力梯度的关系判别压力控制区、气泡控制区、气栓控制区和悬料区的方法。在气栓控制区，料斗中体均压力梯度有如下关系[（一dP／dz）]hplug=0．241pbmfg而且，散体颗粒平均质量流率可以用Beverloo方程来预测。在此基础上，讨论了料斗中体均压力梯度对散体颗粒通过孔口平均质量流率的影响，并给出预测平均质量流率的关联式。给出一种新的立管约束条件，即料斗阀的设计方法和操作范围。     

粗颗粒在负压差漏斗-立管系统悬料区特性

负压差漏斗－立管系统是化工设备中常见的系统。在本文中主要研究了Ｇｅｌｄａｒｔ－Ｄ类物产在此系统中悬料区的特征。实验结果表明：立管底部孔口大小对于悬料萄下限有影响,而对上限无影响;相反,漏斗中的物料高度、漏半的锥度、立管长度和立管直径对悬料区的操作有很大的影响。本文根据实验结果给出了悬料区上、下限的条件。     

垂直立管中颗粒移动床蠕动流动特性的实验研究

在无负压差的环境下,采用PV6D型颗粒速度测量仪,考察了垂直立管中FCC催化剂颗粒移动床的蠕动流动特性. 结果表明,颗粒质量流率较小时立管中颗粒流动具有明显的蠕动流动特性,可划分为两种流态,拟气固雷诺数Re<500时为间歇式蠕动流动,5004000时颗粒的蠕动流动转变为密相流化流动. 立管中颗粒的蠕动流动主要是出口区颗粒成拱与崩塌交替进行产生的,其次为颗粒与器壁滑动摩擦力的不稳定性变化起作用. 微观上颗粒流动的蠕动行为是颗粒之间力链作用变化的结果.     

Geldart-D 类颗粒在长立管-漏斗系统悬料的初始条件

The incipient condition of hang-up for three Geldart-D powders has been experimentally studied in a 21 m long standpipe hopper system. Experimental results show that the pressure gradient for hang-up to occur is independent of the materials height in the hopper and the diameter of orifice and equals to (dpw/dl)a, which can be predicted by Eq. (7). While the corresponding gas velocity in the standpipe equals to the incipient fluidized velocity of particles at the high pressure and can be predicted by Kwauk‘s equation.     

CFB煤燃烧／热解双反应器立管内气固流动模型分析

在循环流化床（CFB）煤燃烧／热解双反应器冷态实验装置上,以硅胶和电厂锅炉灰为实验物料,考察了立管内的气固流动特性,其中立管的内径44mm、高3m。研究结果表明,立管内的气固流动形态为移动床流动,Leung的立管流动模型适合对该系统中立管内移动床流动的描述,经拟合分别得到了立管内气、同速率以及气同相对速率与固体速率之间的经验方程,对热态实验过程中判断立管内的气固流动型态以及料封的稳定性均具有一定的参考价值。     

垂直管道中塞状流的模拟

运用简化的硬球模型模拟垂直管道中的塞状流. 固相行为通过跟踪离散颗粒的运动轨迹处理,气相运动由局部平均的Navier–Stokes方程处理,气固两相间的耦合作用服从牛顿第三定律. 每个颗粒的运动过程被分解为颗粒间相互碰撞的过程及流体对其悬浮的过程. 该模型定性地模拟了垂直管道中的塞状流,即在细而长的管道中,颗粒形成沿管道运动的塞状物,且塞状物的运动速度独立于塞状物的长度,但随着气体速度的增加而增加.     

影响FCC再生立管输送催化剂影响因素的分析

再生立管是FCC装置再生器和提升管反应器之间再生催化剂循环的输送管，其操作复杂性在于立管内催化剂的流态受多种因素影响。本文中在1.0Mt/a FCC装置上，通过测量立管改造前后不同操作条件时的轴向压力分布，考察再生立管输送催化剂的影响因素。生产运行结果表明，影响立管操作的主要因素包括催化剂密度和平均粒径、立管几何结构、滑阀安装位置、松动风性质和流量等；选用低密度催化剂和高黏度流化介质可以减小气泡尺寸，维持反应温度稳定；松动风流量应根据立管推动力、滑阀压降和反应温度及时调整，避免填充流。另外，立管结构和滑阀的安装位置对立管推动力影响较大，分析结果可供立管设计和装置改造参考。     

连续进出料鼓泡流化床颗粒停留时间分布

针对双流化床气化或双床热解气化工艺中鼓泡床反应器的设计,采用脉冲法研究了Geldart B类固体颗粒在连续颗粒进料和出料的矩形流化床内的停留时间分布(RTD),考察了气速、床料高度、粒径、物料流率等操作参数对RTD的影响. 结果表明,物料流率、床料高度、粒径是影响颗粒RTD的主要因素,而气速则是次要因素. 随物料流率和粒径增加,鼓泡床内颗粒流动向平推流靠近;随床料高度增加,物料在床内的混合更加充分,颗粒流动向全混流靠近. 根据实验结果,推荐采用比理想平推流时间低9%~18%计算平均颗粒停留时间.     

A one-dimensional theory of flow in a vertical standpipe

A one-dimensional theory is given for the flows of gas and particles in a vertical standpipe fed from a conical mass flow hopper. The theory is based on a direct integration of the equations of continuity and momentum balance for the two phases, with simplifying assumptions to generate a one-dimensional problem. The result is a performance diagram which relates the discharge rate of solid material to the overall pressure rise and the control valve opening, for a pipe of given configuration and a particulate material of given properties. The theory also identifies the flow regime corresponding to each set of conditions on such a diagram, and permits detailed profiles of gas pressure and particle phase stress in the pipe to be determined.     

Dynamics of gas-particle flow in circulating fluidized beds

The flow of gas—particle mixtures in a circulating fluidized bed has been studied, probing the flow behavior under both stable and unstable operating conditions. A novel feature of our work is the use of electrical capacitance tomography to image particle distribution over the cross-section at one elevation in the standpipe. In addition, we have also obtained data on pressure profile and aeration rate in the standpipe, particle circulation rate in the circulating fluidized bed and riser gas flow rate under various operating conditions. Here, we report experimental results obtained for two different particles, both belonging to Geldart type A. At low aeration rates, a stable dense phase flow is obtained in the standpipe. At high aeration rates, the flow became unstable, manifesting low frequency oscillations in the flow characteristics. Our results suggest that, under conditions explored in the present study, this instability originates in the standpipe and that any attempt to model it should consider the interaction between the various components of the circulating fluidized bed system.