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%。     

旋流流化床密相区埋管传热的冷态试验研究

在自建的旋流流化床冷态实验台上，采用基于微型热流密度感应薄膜制成的传热探针，测量了旋流流化床中埋管与床料的传热系数，研究流化风速、颗粒粒径、探针位置和密相区二次风射流等因素对埋管传热系数的影响。结果表明：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，并且会达到最大值，然后会稍有下降；传热系数沿探针的周向是变化的，背风面的传热系数总体上比迎风面的大；垂直于旋流方向布置探针的纵向传热系数高于平行旋流方向布置的横向传热系数，合理的颗粒级配和二次风射流有利于旋流的形成和传热效果的增强。     

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。     

喷动流化床气固流动特性试验研究

在一喷动流化床冷态试验装置上,采用压力信号与快速摄像图像分析相结合的方法,研究喷动流化床气固流动特性;基于床内压力分布特征,提出将喷动流化床沿床高方向划分为3个流型区域:喷动段、鼓泡段和悬浮段,得出床内气固流动机理;研究并考察了喷动风、流化风速度对床层压降、空隙率、以及床内气、固内循环的影响,认为喷动风速度Us应低于最小喷动速度Ums,适当地增加流化风速度Uf,延长气体在床内的停留时间;增加流化风率有利于加强床内中心射流区和环形区气体的扩散和颗粒混合,提高气、固反应速率;喷动风速度对床内气、固内循环起着关键作用。     

超低浓度煤层气在流化床燃烧过程中相间的传热传质特性

气泡相和乳化相间的传热传质对超低浓度煤层气在流化床中的燃烧有重要的影响。基于流化床内能量平衡和质量平衡的建立了数学模型,结合催化动力学实验,研究了相间传热传质系数的变化,分析了床层温度、颗粒粒径、气泡直径、进气甲烷浓度对相间的传热传质特性的影响。研究表明:床层温度、颗粒粒径增加时,传热系数减小、传质系数增大、出口处无量纲甲烷浓度减小;存在一个临界气泡尺寸使相间的传热系数最大,颗粒粒径增大时,临界气泡尺寸略减小、出口处无量纲甲烷浓度增加;进气甲烷浓度对传热传质系数影响较小。     

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。     

连续进出料CFB密相区中颗粒横向运动行为模拟研究

采用计算颗粒流体力学模型(CPFD),研究了连续进出料条件下,密相区中床料粒径分布及流化风速对床层气固流动结构、颗粒横向运动行为及停留时间的影响。模型尺寸为900 mm×100 mm×1 200 mm。模拟结果显示,床面呈现出左高右低,排渣口上方存在"死区",随着流化风速的增加,床面高度差及"死区"大小减小,床内颗粒平均停留时间先减小后增大,最后趋于不变,停留时间分布的离散程度增加,床层膨胀度增加,达到一定风速后增加幅度减小。相同风速下,单一粒径与0.3~0.6 mm宽筛分条件下得到的结果基本一致,0.6~1.5 mm宽筛分床内得到平均停留时间要大,停留时间分布函数更为集中。     

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。     

煤颗粒的形貌特征对流化床燃烧室设计的影响

煤颗粒的形貌特征是流化床锅炉设计的重要基础数据。设计时颗粒平均粒径用ｄｐ＝Ｘｉｄｉ来计算。形状因子不同则ｄｐ不同，且阿基米德数Ａｒ和临界流化风速ｕｍｆ甚至流化床内传热系数也发生变化。该文以几种固体燃料为例研究了煤颗粒的形状因子及其对流态化、床内传热的影响。研究表明，对宽筛分煤不宜推荐狭窄的值范围。有必要建立形状因子的分布曲线，设计时采用下式计算平均粒度ｄｐ＝ｉＸｉｄｉ，以免造成传热面积设计过大、锅炉投运后床内埋管被迫割除的结果。图３表１参８     

流化床内球形大颗粒停留时间分布的正交实验研究

利用电容层析成像示踪大颗粒在床内运动轨迹,通过正交实验法研究非均匀布风流化床内球形重质大颗粒粒径、密度、流化风速对其在床内停留时间分布(residence time distribution,RTD)的影响规律。实验及显著性分析结果表明大颗粒停留时间随密度、粒径增大而增大,随流化风速增大而减小;大颗粒密度是影响其停留时间的主要因素,流化风速次之。由回归分析建立了大颗粒平均停留时间(mean residence time,MRT)和实验变量的无量纲经验关系式,将其用于预测一定工况下大颗粒MRT时误差不超过20%。最后采用Shapiro-Wilk正态性检验方法对RTD曲线进行检验,结果表明大颗粒在床内的停留时间很接近正态分布。     

410t/h循环流化床锅炉选择性流化床冷渣器冷态试验研究

以某电厂410t/h循环流化床锅炉(CFB)的选择性流化床冷渣器为原型,利用几何相似原理按1∶10的比例建立了可视化冷态试验装置,采用电厂漂珠作为床料进行冷态模化试验,系统研究了在炉膛稳定运行的情况下冷渣器的流化风速与床层压降和床料量之间的关系、冷渣器进渣管流化风量对床料由炉膛进入冷渣器的流动速率的影响。初步试验的结果表明:可以按照床层压降的大小,通过调节流化风速来保证选择性流化床冷渣器稳定运行。     

基于太阳能颗粒集热的超临界CO_2流化床换热器模拟研究

基于太阳能颗粒集热的超临界CO_2布雷顿循环系统效率高,发展潜力巨大。本文应用更加精确的颗粒侧传热模型,构建了超临界CO_2流化床换热器模型,以100 kW换热功率的换热器工况参数为基础,对传热管外径尺寸、管束数量、颗粒粒径和流化气体温度进行优化。结果表明:在满足CO_2流动压损为0.01MPa的条件下,优化后换热器的管束参数为管外径10 mm,壁厚2.9 mm,管束数量97根;选择小粒径颗粒时,临界流化速度较低、流量较小,可以有效降低气体热损失,提高换热器热效率和降低风机能耗,优化管束参数条件下,当颗粒粒径从100μm增至500μm时,气体热损失从70.32 W增至1 176.00 W,热效率从99.93%降至98.84%,风机能耗从21.60 W增至405.97 W;流化气体入口温度从570℃提高到630℃,换热器热效率从98.52%提升至99.64%。     

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.     

循环流化床锅炉选择性排渣装置

提出了一种选择性排渣装置,用于实现循环流化床锅炉底渣的选择性排放以及回收底渣中细颗粒以调节炉内床料粒径分布。在一个可视化冷态试验台上对其气固流动特性进行了试验研究,试验结果表明:运行时间、主床和分选室的流化风速以及隔墙高度对分选室的颗粒分选情况有较大影响,可以通过调节分选室和主床的流化风速来调节排渣分选情况;当分选室与主床的流化风速比>1.43时,该排渣装置才会有好的粗细颗粒分选效果。     

内循环流化床研究进展及其在废弃物焚烧技术中的应用

论述了内循环流化床的独特优点和研究进展。介绍了内循环流化床废弃物焚烧技术的应用研究,在此基础上发展出了内旋流流化床焚烧技术,床内不设各种隔板或提升管等,通过非均匀布风使床料形成大尺度回旋运动。试验表明内旋流流化床内的埋管传热特性更有利于控制燃烧和传热。通过焚烧城市生活垃圾,表明这种炉型适合于废弃物的焚烧处置。     

流化床内床层表面颗粒分布模型

对流化床内气泡在床层表面破裂对颗粒分布的影响进行了研究.给出了气泡破裂后抛射颗粒的运动模型.用该模型对二维流化床表面颗粒的运动进行了模拟,并对模拟结果进行了讨论,表明了颗粒在床层表面的混合对床层内循环具有重要影响.     

直接空冷凝汽器翅片管积灰的换热特性研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的传热与流动特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管束不同积灰厚度的传热及流动情况,对比分析了翅片管束不同积灰厚度的压力分布、温度分布及速度分布,计算得到了翅片管束5种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速变化的规律,拟合得到了摩擦系数及努塞尔数随雷诺数变化的关系。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数、传热系数以及流动阻力逐渐增加;同一迎面风速下,随积灰厚度的增加,对流换热系数和流动阻力增大,传热系数减小。     

双支腿流化床颗粒交换的压力信号分析

为研究双支腿流化床支腿间颗粒交换特性,采用粒径为0．9～1min的玻璃珠为床料,在尺寸为240mm×20mm×800mm的二维有机玻璃可视化双支腿流化床内,采集差压脉动信号对床内差压进行了功率谱密度及香农熵的分析,研究了颗粒在支腿间的质量交换、流化风速和床存量对颗粒交换的影响,以及颗粒交换行为的稳定性规律。研究结果表明,支腿间颗粒交换方式以颗粒团簇和单颗粒为主,分别对应第一主频和第二主频。流化风速的增加使2种颗粒交换方式所占的比重趋于相等,床存量的增加会加剧颗粒在支腿间的质量交换。流化风速和床存量的增加使两主频相互靠近。颗粒交换行为的稳定性和确定性随着气速的增加先增强后逐渐减弱。     

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.     

生物质流态化燃烧黏结失流特性分析

在750～950℃温度下,通过床层压差和床层温度的分析,分别对小麦秸秆压缩成型颗粒在鼓泡流化床和循环流化床实验装置上的黏结失流特性进行了分析。在鼓泡流化床燃烧中,黏结失流伴随着床层压差的突然下降和床层温度的迅速上升;不同床料,黏结失流现象类似,但床层压差下降速率和床层温度上升速率不同;在循环流态化燃烧中,当黏结失流现象发生时,密相区和稀相区压差同时突然降到零,同时炉膛温度迅速升高,炉膛出口和返料器温度急剧降低。鼓泡流态化和循环流态化下黏结失流的本质是床料颗粒之间的黏结导致流化失败,区别在于前者初始床料黏结失流发生在床内,后者初始床料黏结失流发生在分离器锥段和返料腿。实验表明:床层压差和温度变化能够作为判断生物质流态化燃烧黏结失流现象的依据。