CO_2气氛下准东煤化学链燃烧特性研究

我国准东煤储量丰富,钠含量高。以高钠准东煤为燃料,CO_2为气化介质,铁矿石为载氧体,基于鼓泡流化床反应器开展准东煤化学链燃烧特性的实验研究,考察了煤粒径、温度、流化风速和煤焦粒径对煤及煤焦化学链燃烧过程中可燃气体逃逸规律的影响;同时研究了煤中矿物质对煤焦气化过程的影响。结果表明,在基于鼓泡流化床实施的煤化学链燃烧过程中,由于煤颗粒和载氧体床料流化特性差异大,存在离析现象;离析影响煤化学链燃烧过程中挥发分和焦炭的转化;较高流化风速可显著增强载氧体与煤/焦炭颗粒的混合,有效改善离析对可燃气体转化的影响,降低可燃气体逃逸,并加快焦炭气化速率;煤焦中的矿物质能够维持煤焦较快的气化速率。     

循环流化床颗粒团多参数的光散射测量方法

针对循环流化床床内颗粒团动态参数和行为特性的测量问题,提出了基于光散射原理的颗粒团运动速度、高度与浓度等多参数同时在线测量方法,利用该方法对二维冷态循环流化床试验台开展颗粒团参数测量,获得了颗粒经测量区造成的光强衰减信号,通过对上下测量单元光强信号进行互相关分析可获得颗粒团运动速度参数;对信号进行低通滤波,根据低频信号极值点时间差及运动速度测量结果,得到颗粒团高度参数;同时根据光强衰减程度计算颗粒团的浓度参数。由此实现了基于光散射原理的循环流化床床内颗粒团运动速度、高度与浓度多参数同时在线测量,测量结果显示,在典型工况下,提升管中心区域颗粒团运动速度较为稳定,平均速度为3.81 m/s,近壁面区域颗粒团运动速度有较大波动且出现负值,平均速度为0.65 m/s;中心区域颗粒浓度较近壁面区域小;中心区域颗粒团高度主要分布在20～40 mm区间,近壁面区域颗粒团高度主要分布在30～60 mm区间。这为循环流化床内颗粒团的形成、结构及其运动研究提供了一种有效的测量手段。     

循环流化床提升管中团聚物的结构及发展过程

为了研究循环流化床提升管内颗粒团聚的形成与解体机理,采用高速摄像技术捕获了Geldart B类颗粒在循环流化床提升管内团聚物的形成、长大和解体的动态演化过程. 利用图像处理技术获得不同操作条件下团聚物的形状、尺寸及其从形成到解体的发展过程. 结果表明,在循环流化床复杂气流的作用下,不同空间位置上团聚物的形成情况不同,边壁区较中心区多,底部密相区较上部稀相区多; 床内团聚物形态各异,大致可分为U形、倒U形、中心带状、贴壁条状、彗星形、致密球形、双核形等,其中彗星形、致密球形、双核形团聚物在运动过程中会相互转变; 在提升管中心区多为向上运动的倒U形和彗星形团聚物,而在提升管边壁区多为向下运动的U形和贴壁条状团聚物,且团聚物存在横向迁移的现象.     

CO2气氛下准东煤化学链燃烧特性研究

我国准东煤储量丰富,钠含量高。以高钠准东煤为燃料,CO₂为气化介质,铁矿石为载氧体,基于鼓泡流化床反应器开展准东煤化学链燃烧特性的实验研究,考察了煤粒径、温度、流化风速和煤焦粒径对煤及煤焦化学链燃烧过程中可燃气体逃逸规律的影响;同时研究了煤中矿物质对煤焦气化过程的影响。结果表明,在基于鼓泡流化床实施的煤化学链燃烧过程中,由于煤颗粒和载氧体床料流化特性差异大,存在离析现象;离析影响煤化学链燃烧过程中挥发分和焦炭的转化;较高流化风速可显著增强载氧体与煤/焦炭颗粒的混合,有效改善离析对可燃气体转化的影响,降低可燃气体逃逸,并加快焦炭气化速率;煤焦中的矿物质能够维持煤焦较快的气化速率。     

基于铁基载氧体的甲烷化学链燃烧数值模拟

基于Gibbs自由能最小化原理,建立了以Fe2O3为载氧体的甲烷化学链燃烧模型,研究了流化床燃料反应器内反应物摩尔比、温度以及操作压力对反应产物分布和载氧体反应活性的影响,并揭示了其反应机理.结果表明:当Fe2O3与CH4反应物摩尔比保持在12左右,反应器温度控制在850～900℃范围时,出口处CO2的摩尔分数达到最大值;提高反应器温度降低了载氧体的反应活性;增加反应器操作压力有助于提高载氧体的反应活性,但同时由于促进了CH4的重整反应而导致CO2摩尔分数的降低.