循环流化床内颗粒运动的PIV测试

作为一种瞬时全场测速技术,PIV测试技术被尝试用于测量循环流化床(CFB)内颗粒运动,以进一步了解循环流化床内复杂的气固两相流动特性。初步实验已在一个截面为200mm×200mm高为4m的冷态循环流化床实验台上完成,并运用二值化互相关图像处理算法,获得了床内截面上的颗粒流动矢量图。初步测试结果较好地反映了循环流化床内颗粒流动的一些特性,表明PIV技术在循环流化床气固两相流体特性研究中具有较好的应用前景。     

循环流化床烟气脱硫气固两相流动特性的试验研究

采用三准则相似理论设计了循环流化床烟气脱硫气固两相流动试验台.通过对循环流化床脱硫反应器试验装置内沿高度方向阻力分布和不同高度截面上局部颗粒质量通量的测量,详细地研究了脱硫反应器内气固两相流动规律和内循环特性.结果表明:脱硫反应器阻力主要集中在文丘里管段,而且随着循环物料量和气体流量的增加,系统阻力显著增加;脱硫反应器内气固两相流动呈典型的环核流动结构,边壁下降流颗粒浓度高,中心区域上升流颗粒浓度低,且固体质量回流比率随着脱硫反应器高度的上升而下降.研究结果为循环流化床烟气脱硫系统的设计与放大提供了依据.     

燃煤循环流化床模型与试验研究

利用循环流化床内气－固两相流动等基础方面的研究成果,根据本文床内气固浓－淡流动模型,建立适用不同结构参数的循环流化床燃烧模型,考虑了床内气体、固体颗粒的返混、循环过程,以及煤燃烧、ＮＯ的生成和分解、颗粒磨损等因素。在循环流化床燃烧试验台上进行实验研究,模型仿真结果和实验数据吻合良好,表明气固两相浓－淡流动模型所建立的循环流化床燃烧系统模型可以正确地模拟循环流化床的燃烧过程。     

矩形平壁循环流化床冷态流动特性研究

在循环流化床冷态试验台架上，以空气为流化介质，砂子（０．１￣０．４５ｍｍ）为床料，采用反射式光导纤维探针，分别测定了铅轴向和径向的颗粒浓度分布，特别是考察了矩形截面循环床边角对气固两相流动的影响，对径向颗粒浓度分布的影响，考察了壁面附近的气固流动。引入了时序分析方法对采样数据建立了参数模型。实验结果对加深循环流化床内气固两相流动的理解具有重要意义。     

流化床密相区流动特性的数值模拟

流化床内气固两相流动一直是实验研究和数值模拟的热点。基于Eulerian双流体模型，本文建立了流化床内的气固两相流动模型，采用FLUENT软件对流化床密相区两相流动特性、床内气泡的产生运动和爆裂等特性进行了数值模拟。模型中，将颗粒相看作是连续介质，建立与气相相同形式的数学模型；采用了离散介质动力理论，引入颗粒温度来描述固相粘性应力，并用气固曳力进行气固两相耦合。模拟得到了气泡产生、运动和爆裂的变化过程，与实验结果相一致。采用不同的曳力模型对流化床稠密两相流动进行了模拟，与Kuipers实验对比，结果表明采用Gidaspow曳力模型描述流化床稠密两相流动特性更准确。     

大型循环流化床锅炉固体颗粒流动及分布的数值模拟

对引进的４１０ｔ／ｈＰｙｒｏｆｌｏｗ商用循环流化床锅炉燃烧系统固体的流动过程及其分布特性进行了数字模拟,建立的流动模型采用小室模型模拟气固两相沿轴向的流动,采用“核心－环”流动结构模拟气固两相在径向的不均匀性,模拟时考虑了给料,固体颗粒磨损以及床料的宽筛分等特性,为引进大型商用循环流化床锅炉技术的消化吸收进行了初步的基础研究,并为进一步分析研究该循环流化床锅炉的整体特性奠定了基础。     

稠密气固两相流动过程模拟的改进模型与应用

提出了模拟稠密气固两相流动的改进模型。湍流流场采用改进的k-ε-εe模型，颗粒的聚合效应采用聚合力的当量直径折算模型计算。将颗粒团作为离散相，研究颗粒团的运动、碰撞、破碎与合并。应用上述模型数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动。得到了床内气相速度、颗粒团分布、颗粒浓度分布及颗粒团大小分布等详细两相流场信息。计算结果合理，与前人实验结果相符。模拟结果详细揭示了循环流化床内稠密气固两相流动的基本特征。图8表2参8     

高通量循环流化床提升管中气固两相流动的研究

发展清洁煤炭利用、煤炭多联产和IGCC迫切需求研发先进的煤气化技术。循环流化床(CFB)提升管内的气固两相流动对循环流化床气化技术有重要影响。在f 0.187′10 m的冷态实验台上考察密相CFB提升管内气固两相流动。基于能量最小多尺度原理(EMMS)提出了改进的曳力修正系数表达式,并嵌入到双流体模型中,完成了冷态实验台的三维数值模拟。结果展现了CFB提升管内典型的环核结构和壁面颗粒返混现象,同时捕捉到了颗粒团的形成与破裂运动。通过与Gidaspow曳力模型计算结果的比较证实,提出了曳力修正系数可以较好地模拟浓相CFB提升管内的气固两相运动。     

利用出口几何结构改善循环流化床锅炉性能

循环流化床锅炉出口几何结构对炉内气固两相流动特性和传热特性有强烈的影响，称为循环流化床锅炉出口端头效应。试验结果表明，采用合理的出口几何结构，可以增强颗粒的内循环和炉内传热。     

半干法烟气脱硫塔内速度场研究

PIV技术作为一种先进的全场瞬态测速技术，已经在单相和多相流动研究领域中得到广泛的应用。半干法烟气脱硫塔内的速度分布直接影响烟气和脱硫剂的混合及反应接触情况，尤其是在主床底部，气固两相流场较为复杂，此处的气固流场对整个系统脱硫效率有比较大的影响、利用PIV技术对半干法烟气脱硫塔内的流场进行了研究，得到了底部测试区域颗粒的速度分布。     

内旋流流化床颗粒运动的研究

内旋流流化床供风的速度较低、颗粒的流动属于稠密气固两相流,利用通常的测量手段研究内旋流流场,尤其是颗粒的速度场存在一定的困难,由于内旋流流化床是一种近似二维床,可以利用瞬态平面二维速度场测量技术（ＰＶ和ＤＰＩＶ）测量流化床某一断面的颗粒流场。对实验室原有的ＤＰＩＶ系统进行了改进,并用该系统初步研究了内旋流流化床颗粒运动的速度场。结果较好地描述了颗粒的二维流动。     

基于图像处理技术的循环流化床流体动力特性的研究

综述了国内外循环流化床流体动力特性可视化研究的概况 ,对该领域研究的现状和结果进行了分析和总结。上海交通大学在流化床燃烧气固两相流可视化研究方面做了大量细致的工作 ,取得初步成果 ,文中对此做了评述。对于如何摄得清晰且可信度高的图像 ,如何通过二次开发对图像进行有效处理 ,获得定量信息 ,并进而建立可资应用的理论模型 ,是可视化研究的主攻关键和独到之处。参 1 1     

循环流化床中气固两相流动特性的可视化研究

在自行设计并搭建的试验台上，利用CCD的图像快速采集功能，获得了不同气速下流化床内的流态图像，并用图像处理方法对这些原始图像进行了有效的处理。研究了贴壁回探流、气体局部扩散系数、局部空隙率随横向位置和高度的分布、气泡的上升速度，给出了实验中气泡边界曲线的分维数。实现了循环流化床内气固两相流体动力学特性的可视化，为图像处理技术应用到循环流化床作了有益的尝试。     

两相流动对流化床燃烧行为的影响

循环床锅炉沿床高的烟气浓度及燃烧份额分布测试结果证明,鼓泡流化床和循环流化床的重要差异表现为密相区燃烧行为的根本不同,由于床料平均粒径较低,循环床密相区的流动不同于鼓泡床,导致气固两相之间的传质阻力增加,从而影响燃烧反应,密相区的燃烧行为表现为欠氧。循环床锅炉沿床高乃至分离器都有燃烧反应发生,建立了考虑气固相间传质阻力的流化床密相区燃烧模型,并与实际循环流化床锅炉的测试数据比较,计算结果与测试值比较吻合。     

内循环流化床颗粒流动特性的直接数值模拟

内循环流化床是一种新型式的流化床，采用多风室非均匀布风实现床料颗粒的大尺度循环流动，从而增强了颗粒的横向混合。内循环流化床已应用于城市生活垃圾的焚烧制能，其燃烧速度、燃尽率及污染物排放优于传统的链条炉或鼓泡床。但是，目前设计的内循环流化床普遍较小，还不能满足城市垃圾的处理要求．根本原因在于对床内的气-固流动特性，特别是颗粒的运动规律没有深入的认识。内循环流化床内的气一固流动属于稠密的两相流，通过试验手段，如PIV、PDA也很难获得床内单个颗粒的运动特征。因此，采用前言的DEM(Discrete Element Method)模型对二维内循环流化床内的颗粒流动进行直接数值模拟．模拟结果表明非均匀布风内循环流化床内确实存在颗粒的大尺度循环流动。图4表1参5     

循环流化床气固两相间传热特性的实验研究

在小型实验台上用双热电偶测温法测定床层温度。实验表明：气固间传热主要在循环床下半部进行；同时气体表观流速提高、颗粒循环率增大及颗粒粒径减小有利于气固两相间的传热，获得了相应的无因次方程。     

大型复合床式低倍率循环流化床热水锅炉的开发设想

全面分析了目前运行的大型循环流化床热水锅炉存在的问题，提出了采用塔式布置、多床复合、低流化风速、低循环倍率、低温气固分离等技术措施来实现循环流化床热水锅炉大型化的技术思想，并介绍了据此开发大型复合床式低倍率循环流化床热水锅炉的技术原理和结构特点。     

烟气脱硫循环流化床内气固流动的PDA试验研究

提出了由两级分离系统组成的循环流化床烟气脱硫工艺。用粒子动态分析仪(PDA)对床内不同高度方向上颗粒横向、轴向速度、颗粒粒径及浓度分布进行了测量，得到了床内气固流动的瞬时脉动特性以及总体气固流动行为，试验结果为烟气脱硫新工艺的结构设计及优化提供了依据。