内循环流化床颗粒动力特性的研究

本文介绍了Ｖ型内循环流化床中颗粒动力特性的试验研究结果,包括颗粒内循环的运动轨迹,床层内压力分布特性及流态化速度等。     

内循环流化床锅炉的研究

介绍一种具有V型布风装置和U型分离装置的内循环流化床燃烧锅炉。V型布风装置,使固体颗粒在床内作循环运动,改善了煤的燃烧。本文在一具有V型布风装置的内循环流化床中对颗粒的流动特性进行了研究,测定了最小流态化速度和压力分布。U型竖井分离装置的利用,进一步提高了细颗粒的燃烬程度。在一U型竖井分离装置中研究了颗粒的捕集程度和压力损失。自1987年以来,已有9台内循环流化床锅炉投入运行,当燃烧烟煤时,锅炉的燃烧效率达到93～95％。     

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     

一种改善循环流化床锅炉性能的方法

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有特性很强烈的影响,称为循环流化床锅炉出口端头效应。该文通过试验分析了循环流化床锅炉出口端头效应的机理。结果表明,采用合理的出口几何结构,可以使其具有初级内分离器的功能,进而增强颗粒的内循环,延长颗粒在炉内的停留时间,增强炉内传热,全面改善循环流化床锅炉的性能。     

热黏熔颗粒团聚的实验模拟

针对流化床内颗粒受热产生黏性及由此引发的团聚、失流化现象,利用低温模拟物聚乙烯颗粒在二维内循环流化床实验台内对床内颗粒受热团聚过程进行实验模拟,找了颗粒团聚成长规律。通过分析不同工况下的团聚物质量占物料总质量的比例,找出影响颗粒团聚的因素。实验表明,流化床内颗粒团聚过程分为两个主要阶段:成核阶段及黏性核快速长大并破碎阶段。流化床运行温度存在一高一低两个临界点,当温度低于较低临界点时,床内颗粒平稳流化,无团聚现象出现;当温度高于低临界点低于高临界点时,床内颗粒出现部分团聚;当温度高于高临界点时,床内颗粒迅速出现大范围团聚,因此将低临界点定义为第一临界温度,高临界点定义为第二临界温度。较低床温、合理流化风速配比、高非黏颗粒比例都对颗粒团聚有显著抑制作用。     

灰粘熔排渣技术在内循环流化床垃圾焚烧中的应用

提出将粘熔排渣技术应用于内循环流化床垃圾焚烧处理.从垃圾灰渣化学组分等角度分析其必要性和可行性.采用树脂颗粒作为床料,微晶蜡颗粒为低熔点物质,在非均匀布风内循环流化床内进行热态团聚模拟试验.试验表明：床内温度分区、团聚过程区域化是灰粘熔排渣技术的重要保证,内循环颗粒流动有利于排渣顺利进行,缩短粘性物质在床内的停留时间.图4表1参15     

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。     

喷动流化床传热特性的CFD-DEM模拟

基于颗粒-颗粒、颗粒-流体间的传热机制建立了颗粒尺度下的传热模型,并将其与计算流体力学-离散颗粒模型(CFD-DEM)耦合,建立了CFD-DEM传热模型,在传热计算中采用真实的颗粒接触刚度修正了颗粒-颗粒间的传热。采用典型喷动流化床内的颗粒传热实验数据验证了CFDDEM传热模型的准确性,并利用该模型分析了喷动流化床内的传热特性。结果表明:喷动流化床内颗粒的传热系数受其运动状态的影响,颗粒在环隙区域外循环的传热系数比内循环传热系数大;喷动流化床内平均传热系数呈对称分布,流化区域内的平均传热系数大于非流化区域,床体底部两侧及气体入口处的平均传热系数最大,床层中央区域的平均传热系数较小.     

非均匀布风流化床的DEM模拟

对二维非均匀布风流化床内的颗粒运动进行了数值模拟,用欧拉方法处理气相场的同时用拉格朗日方法处理离散颗粒场,直接跟踪颗粒场中的每个颗粒。模拟结果表明,非均匀布风流化床内存在颗粒的内循环运动,因此颗粒的混合特性优于均匀布风流化床。     

水煤膏在二维流化床内的混合

利用图像处理技术在二维流化床试验装置上研究了水煤膏的混合过程。分析了垂直向上射流的脉动特性。利用数字图像相关性分析方法得到了水煤膏在流化床内的混合过程 ,指出水煤膏在流化床内混合的机理 ,并且发现由于射流的引入使颗粒的内循环运动加强     

Study on gas holdup in a fluidized flotation column from bed pressure drop

This paper investigated the overall gas holdup characteristics in a cocurrent three-phase fluidized flotation column with liquid as the continuous phase. The air, water, and glass beads with a diameter of 3 mm were, respectively, used as the gas, liquid, and solid phases in the flotation column. The gas holdup studies were carried out in a plexiglass column with 0.05 m in internal diameter and 2.2 m in height. Bed pressure drop measurements were used to calculate the fractional gas holdup. During the measurements, the superficial gas and liquid velocities, respectively, varied from 0.42 to 2.55 cm/s and from 6.47 to 10.82 cm/s. Detailed experimental investigations were carried out to study the effects of static liquid height, initial static bed height, gas velocity, liquid velocity, and frother concentration on gas holdup in a cocurrent three-phase fluidized flotation column. It was found that the gas holdup increased with the flow rate of air and decreased with an increase in the water flow rate. Certain effect of the static bed height on gas holdup was observed when the gas velocity varied. But the increase in the static liquid height resulted in the decrease in gas holdup when the gas velocity varied.     

双流化床提升管二次风对其循环流率的影响规律

双循环流化床提升管二次风特性是影响颗粒循环流率的重要因素。设计并搭建了双循环流化床冷态实验台,通过实验分析了二次风风速、送风方式、风口高度及风口数目对颗粒循环流率的影响。实验表明:对于物料固定粒径、固定静床高时,颗粒循环流率随着二次风速的增加而增加,风速达到一定值后,颗粒循环流率的增加趋势趋于平缓;风速一定时,径向送风比切向给风时颗粒循环流率大,4个二次送风口比2个送风口时颗粒循环流率稍大;二次风口在距布风板15cm时比20cm时颗粒循环流率明显增加,且风口高度对颗粒循环流率的影响随着风速的增加逐渐明显。     

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。     

Bed-to-wall heat transfer behavior in a pressurized circulating fluidized bed

An experimental investigation has been made to study the effect of pressure and other relevant operating parameters on bed hydrodynamics and bed-to-wall heat transfer in a pressurized circulating fluidized bed (PCFB) riser column of 37.5 mm internal diameter and 1940 mm height. The experiments have been conducted with and without bed material for the consideration of frictional pressure drop due to gas density at elevated pressures. The pressure drop measured without sand particles is assumed as the pressure drop due to gas density for the calculation of bed voidage and suspension density profiles. The specially designed heat transfer probe is used to measure the bed-to-wall heat transfer coefficient. The experimental results have been compared with the published literature and good agreement has been observed. The axial bed voidage is less in the bottom zone of the riser column and is increasing along the height of the bed. With the increase in system pressure, the bed voidage is found to be increasing in the bottom zone and decreasing in the top zone. The heat transfer coefficient increases with the increase in system pressure as well as with the gas superficial velocity. The heat transfer coefficient is also observed to be increasing with the increase in average suspension density.     

流型对循环流化床径向气体混合影响的试验研究

在提升段净高为4.0 m、内径0.19 m的循环流化床冷态试验台上进行了快速床和气力输送两种流型中径向气体混合的试验研究,试验用物料为河沙,d_p=120 μm,真实密度ρ_s=2 400 kg/m~3.试验台颗粒循环流率(G_s)和流化风速(U_g)可独立控制,根据床层上、下部压力梯度随流化风速的变化关系判断快速流态化的存在区域.采用柱塞流模型,用CO_2作为示踪气体进行3种风速下的径向气体混合试验,得出了快速床和气力输送两种流型中气体径向扩散系数Dr随颗粒浓度变化的趋势.研究发现,在气力输送流型中Dr随颗粒浓度增加而减小,在快速床流型中Dr随颗粒浓度增加而增大.结合固体颗粒在不同流型中的存在状态解释了流型对Dr的不同影响作用.     

循环流化床锅炉密相区内颗粒的横向扩散研究

以热粒子作为示踪粒子,用热电偶测量示踪粒子沿径向的变化,在长900mm、宽100mm、高5200mm的循环流化床密相区进行了颗粒的横向扩散的研究。循环流化床密相区内颗粒横向扩散可用一维扩散模型来描述,模型的计算结果与实验数据吻合很好。根据实验数据拟和得到颗粒的横向扩散系数Dsr,实验表明随着流化风速的增大和静止床高的增高,横向扩散系数Dsr增大;随颗粒粒径的增大,横向扩散系数Dsr减小。最后给出了以流化风速、静止床高和颗粒粒径为影响因素的横向扩散系数Dsr的经验式。     

多孔球三相流化床流动特性的研究

对多孔球为填料的三相流化床流动特性进行初步研究,得出多孔球三相流化床初始流化速度的计算公式;分别研究在无喷淋和有喷淋两种情况下床层的阻力特性,推导这两种情况下床层阻力的计算公式.试验气体流速、填料静止高度、喷淋密度等因素对流化床阻力特性的影响,并与空心球为填料的流化床阻力特性进行了比较.     

加压导向管喷动流化床气化炉气体扩散规律研究

采用CO2作为示踪气体在内径200mm，高5m的全尺寸加压导向管喷动流化床中对床内气体扩散特性进行了研究，主要考察了操作参数（喷动气流率，流化气流率，操作压力，颗粒粒径和物性参数）对床内气体扩散的影响，归纳了喷动气旁路份额和流化气旁路份额随操作参数影响的试验关联式，可作为工程设计计算和实际操作的参考。     

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。