矩形截面流化床内颗粒运动可视化试验研究

将高速摄影和颗粒图像测速(PIV)技术结合，以空气作为流化介质，0.1~0.65mm透明玻璃珠为床料，对不同截面风速下矩形截面流化床内过渡区和稀相区的颗粒速度分布进行了分析。试验表明：过渡区截面突变造成颗粒的运动流场发生偏转，颗粒横向运动明显增强；稀相区的出口效应和矩形截面的角落效应对截面上的颗粒速度分布有重要影响。越靠近出口颗粒的横向运动越剧烈。出口效应对颗粒横向速度分量的影响要大于对轴向速度分量的影响，横向速度分量是影响稀相区颗粒宏观运动规律的主要因素。截面风速增大，使得测试区域的颗粒速度分布的不均匀性加剧。为减小锅炉磨损，对截面突变区域要使用圆滑过渡，减少不规则区域的存在；选择合理的出口结构和截面风速，同时要考虑角落防磨。     

35 t/h 循环流化床锅炉布风板阻力特性的试验研究

分析了循环流化床锅炉布风板阻力的数学模型,并对ＨＧ－ＣＦＢ３５－３．８２／４５０－１型锅炉布风板阻力进行了测试。运用试验结果总结了布风板阻力随风量变化的关系以及布风板阻力系数ζ     

流化床炉内颗粒及气泡运动虚拟表示研究

该文介绍了以VC^ 6.0为平台，结合Intra3D技术，研究流化床炉内粒子和气泡运动的三维动态可视化虚拟表示方法。在流化床锅炉数值仿真的基础上，运用计算机图形学的理论和方法，利用数字仿真的大量数据，借助于粒子运动系统的表示方法，虚拟地表示出流化床的颗粒和气泡的运动，并实现动态显示和基本的人机交互。该研究可拓展热力系统性能研究的思路，弥补试验或中试研究投资大、周期长的不足，开拓出新型的热力系统的虚拟再现研究手段。     

生物质颗粒燃料的多孔床料流化床气化试验研究

在自制的小型常压流化床内采用多孔介质床料对生物质颗粒燃料进行气化试验,分别考察了富氧气氛下温度和氧气浓度、水蒸气气氛下温度和水蒸气流量及不同种类多孔床料对生物质颗粒燃料气化的产气成分及产气热值的影响.试验结果表明:随气化温度的升高,产气中H2含量增加,CH4含量降低,产气热值降低;氧气浓度对气化有一定影响,在试验条件下,增大氧气浓度可以提高产气中H2含量;随着水蒸气流量的增加,产气中H2含量从11.89%增加到45.77%,但产气热值降低;在3种不同的多孔介质床料中,以沸石为床料时气化产H2效果最好.     

带有内置过滤元件流化床床内颗粒浓度分布的实验研究

燃煤联合循环发电系统,如IGCC、PFBC都需要结构简单、运行可靠、高效的粉尘净化装置。象陶瓷过滤器一样,新型流化床颗粒层过滤器是另一种以燃煤联合循环为应用背景的高效过滤器,它利用部分浸没在床料中的过滤元件表面形成的滤饼进行过滤。床内颗粒浓度的分布直接影响滤饼的形成。该文以揭示床内颗粒浓度分布与滤饼形成的关系为最终目的,利用光导纤维对带有内置过滤元件流化床床内颗粒浓度分布进行了实验研究。研究表明,床内的颗粒浓度沿轴向呈现“S”形分布,在上部区域颗粒浓度有一个增加的现象。径向的颗粒浓度分布具有很大的不均匀性,表现为在浓相区,元件附近区域和近壁区颗粒浓度高于它们之间的区域;在稀盯区,颗粒层附近区域颗粒浓度较高,径向其它区域颗粒浓度较低。     

循环流化床锅炉炉内颗粒分布平衡模型

在对循环流化床锅炉炉内颗粒特性分析的基础上,提出同时以颗径和密度两参数来描述炉内颗粒特性。结合循环流化床锅炉特殊的炉内流体动力特性,建立了包括炉膛密相区和稀相区在内的循环流化床锅炉炉内宽筛分的颗粒分布模型,其中密相区假设为浓度分布均匀的湍流床,而稀相区则为和核心-边壁区的流动结构。模型同时耦合炉内颗粒所经历的爆裂、燃烧、磨损及气固分离等物理和化学过程。应用以所建的颗粒分布平衡模型为子模型的循环流化床唤炉总体数学模型模拟了一台12MW循环流化床锅炉燃用烟煤时满负荷运行的工况。计算时把炉内颗粒分为70档,其中颗粒粒径在0～8mm之间分为10档,密度在1100～2400kg/m∧3之间分为7档,模拟计算所得的炉内颗粒分布合理正确,与试验研究研究结果吻合良好,表明所建立的颗粒分布模型可以用来描述循环流化床锅炉炉内颗粒分布特性。     

流化床内颗粒碰撞传热的理论研究

流化床内颗粒碰撞传热对床内传热规律具有重要影响。在分析颗粒碰撞传热机理的基础上，建立了一个新的颗粒碰撞传热理论模型，该模型综合考虑了固体颗粒内部导热热阻及颗粒间接触热阻对颗粒碰撞传热的影响。利用该模型及离散元素方法（DEM），对流化床内床层与壁面的碰撞传热系数在颗粒层次上进行了模拟，模拟结果与Syamlal等人采用颗粒相拟流体模型的计算结果以及Ozkaynak等人的实验结果相一致。但与Syamlal等人所用模型相比，该文模型所需主观假设较少。     

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。     

高速数字摄影应用于流化床内颗粒旋转特性的测试

该文成功地把由高速数字摄影设备和大功率激光构成的测试系统应用于流化床内固相颗粒旋转可视化。为提高颗粒转速测量范围,提出了双帧频拍摄法,并进行了数学推导和实验验证。结果表明,该方法能够对两帧频最小公倍数一半内的颗粒转速进行准确的测定,实验误差小于1%。同时在一截面为200×200mm、高为4m的冷态循环流化床实验台上进行颗粒旋转速度的初步实验研究,当截面气体速度Vg=3.5m/s时,测得450~850μm透明玻璃珠在布风板以上0.98m的过渡区域内的平均旋转速度约为280r/s。     

循环流化床传热特性的试验研究

在１ＭＷ循环流化床燃烧试验台上对炉内水冷壁的传热性进行了试验研究,分析了循环床运行参数对传热的影响规律,其结果可为实炉的设计及发展传热理论模型提供技术依据。     

循环流化床煤气化试验研究

在常压循环流化床中试装置上进行了神华煤的气化试验，试验条件：加煤速率5．4～8．14kg／h、蒸汽煤比0．19～0．7kg／kg、空气煤比2．8—3．67kg/kg，分析了试验条件对煤气组成、热值、碳转化率和煤气效率的影响。在该试验阶段获得的煤气的最高热值为3．84MJ/Nm^3，最高碳转化率为73．6％。由于提升管的高度很小、气化温度较低以及旋风炉对细颗粒分离效率不高，导致损失于飞灰中碳较多。试验结果表明对神华煤而言，气化温度应低于930℃以避免结渣。     

燃煤循环流化床N2O及NOx排放控制试验研究

在一直径为Φ２２ｍｍ的小型燃煤循环流化床内,通过调节给煤 的位置,分级燃烧以及注入二次风的高度,向床内注入碳氢燃烧,研究Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放控制技术。试验表明,从料腿上部给煤能显著地降低Ｎ２Ｏ排放,但会引起ＮＯ排放的增加;可采用多点给煤,调节给煤分配来保证Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量均能同时满足环境要求。     

基于遗传算法的循环流化床锅炉床温模糊控制系统

模糊控制系统设计的核心问题是建立控制规则库,遗传算法是模仿自然界生物进化思想而得出的一种全局优化算法,可以用于获取模糊控制规则。然而用标准遗传算法来获取MIMO系统的控制规则库时,由于搜索空间庞大往往导致收敛速度很慢,为了克服这一缺点,该文定义了染色体中的优良模式,以此来控制遗传操作的方式和速度,加快了搜索和收敛的过程,床温是决定循环流化床锅炉安全,连续运行的重要参数,文中结合循环流化床锅炉的运行特性提出一种新的床温调节策略,采用改进后的遗传算法设计床温模糊控制器,将人工操作经验表示为染色体中的优良模式,依据经验和启发性信息来控制遗传操作的方式和速度,提高了生成模糊控制规则的效率,仿真结果表明该系统在满足负荷要求的同时,能够保证主汽压力和床温的稳定。     

双级料腿循环流化床中颗粒停留时间分布的研究

双级料腿循环流化床垃圾焚烧炉采用分级转化技术，燃烧前脱氯，有效解决了高温腐蚀和二噁英造成的二次污染。该文采用不同的大颗粒物料来模拟垃圾中的不同组分，在双料腿循环流化床试验台中研究了颗粒的停留时间分布。结果表明，影响大颗粒停留时间的主要因素是循环流率、表现流化气速、颗粒的密度和尺寸。循环流率增大，停留时间急剧降低。表观气速对停留时间影响较小。颗粒密度对停留时间的影响比尺寸要大。颗粒越轻，停留时间越短。根据实验结果，建立了两并联全混釜停留时间分布模型，模型计算结果与实验结果吻合较好。     

循环流化床锅炉炉膛热力计算

结合作者在循环流化床锅炉传热和设计理论研究及实践的基础上，提出一种循环流化床锅炉炉膛的热力计算方法，包括循环流化床锅炉炉膛的几何尺寸确定，炉膛热量平衡和炉膛传热计算，考虑循环流化床锅炉炉型不同，其热力计算方法有所不同，该方法针对采用高温分离装置的循环流化床锅炉，提出了计算方法可用于一般高温分离的循环流化床锅炉的设计计算，其余炉型可在此基础上根据具体炉型特点修改使用。     

循环流化床辐射传热模型

循环流化床中,炉膛壁面与床中的传热源自辐射,颗粒相对流和气相对流3部分,有关固体颗粒相传热系数的计算,研究人员主要提出了单颗颗粒模型,颗粒团更新模型和连续膜模型,但关于辐射传热系数的计算则比较简单,在这些模型中,有关辐射传热部分均采用经验或半经验公式,在辐射传热机理上探索尚欠不足,文中根据循环流化床密相区和稀相区的特性,分析其中的传热特点,特别是对循环流化床稀相区部分的颗粒团和对壁面的传热系数计算采用辐射双通量模型进行分析,从传热机理上建立了完整的循环流化床辐射传热模型,有助于了解循环流化床锅炉中的辐射传热机理和规律,模型计算结果与某电厂165MWe循环流化床锅炉相应工况条件下的实际运行数据相比,符合较好。     

循环流化床锅炉循环回路流体流动过程动态模型

根据循环流化床锅炉循环回路各段的运行特点和流体动力特性,结合循环顺路压力平衡特性,建立了适用于宽筛分床料粒径分布的循环回路的整体过程过程模型。结合数值计算方法,对所建立的循环流化床锅炉燃烧循环回路的整体过程动态模型进行了求解,获得了当锅炉给料量、风量等控制因素变化时,循化流化床锅炉一些主要参数随时间的动态变化过程,计算结果表明,该整体过程动态模型可较好地反映循环回路的过程动态变化行为。     

410t/h循环流化床锅炉的模块化建模与仿真

以Ｐｙｒｏｆｌｏｗ型４１０ｔ／ｈ循环流化床锅炉为参考对象,按照ＭＭＳ模块化建模原则,建立了一个循环流化床锅炉的通用数学模型。燃烧室模型采用“小室模型”,考虑了循环流化床内气、固两相流动,宽筛分煤颗粒燃烧,脱硫剂脱硫,ＮＯｘ生成与还原,宽筛分颗粒磨损,流化床传热等;采用“环—核”双区流动模型,考虑了稀相区沿径向的“环—核”内循环。通过动态模型的计算机仿真并与现场取得的数据比较表明：该循环流化床燃烧系统动态数学模型较全面、准确地反映了实际系统的动态特性,具有一定的应用价值。