双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测

在自行搭建的双循环流化床冷态实验系统上研究了鼓泡床静床层高度、颗粒平均粒径、鼓泡床流化风速、快速床总流化风速及一次风量比例等控制参数对颗粒循环流率的影响,提出了基于上述控制参数的颗粒循环流率计算关联式。结果表明:随着鼓泡床流化风速的增加,颗粒循环流率变化不明显;随着快速床中一次风量比例和总流化风速的增加,颗粒循环流率均增大,当一次风量比例和总流化风速达到一定值后,颗粒循环流率的增幅逐渐变缓;颗粒循环流率随着静床层高度的增加而增大,随颗粒平均粒径的增大而减小,且颗粒平均粒径的影响程度较大;所提出的关联式能够较好地预测颗粒循环流率。     

中心提升管内循环流化床颗粒循环流率实验研究

自行设计并搭建中心提升管内循环流化床冷态试验台,试验研究提升管风速、鼓泡床风速、鼓泡床静床高、床料平均粒径对颗粒循环流率的影响。试验结果表明:对于给定的床料,颗粒循环流率随两床风速的增加而增加,并且当提升管风速或鼓泡床风速分别增加到一定程度时,颗粒循环流率增加趋缓;固定两床风速,颗粒循环流率随鼓泡床静床高的增大而增加,随物料平均粒径的增大而减小。通过实验数据回归,得到颗粒循环流率计算关联式,计算值相对误差在±18%以内,可以很好地预测颗粒循环流率。     

中心提升管内循环流化床颗粒循环流率试验与BP神经网络预测研究

自行设计并搭建中心提升管内循环流化床冷态试验台,就提升管风速、鼓泡床风速、鼓泡床静床高、床料平均粒径几方面因素对颗粒循环流率的影响进行系统的试验研究。试验结果表明:对于给定的床料,颗粒循环流率随两床风速的增大而增大;固定两床风速,颗粒循环流率随鼓泡床静床高的增大而增大,随物料平均粒径的增大而减小。利用Matlab神经网络工具箱,建立3层BP神经网络颗粒循环流率预测模型。预测结果表明:在隐含层神经元数量为6时,误诊率最小,预测相对误差在±9%以内,网络性能最优,能较好地预测颗粒循环流率。     

内循环流化床循环流率的试验研究与模型预测

合理的循环流率是内循环流化床稳定运行的关键之一。在自行搭建的试验台上,对各控制参数对循环流率的影响进行研究,发现:颗粒循环流率随气化室风速和提升管风速的增大而增大,但增长速率逐渐变小;随料层高度的增大而增大;随着物料粒径的增大,循环流率减小,并且减小趋势增大。此外提出了3种循环流率模型,并对模型计算值与试验值进行比较,得到了较优模型。     

锥形布风板双循环流化床颗粒循环流率研究及预测

在锥形布风板双循环流化床冷态装置上,研究了提升管风速、气化室风速、物料质量和颗粒粒径对提升管颗粒循环流率的影响,并与水平布风板的结果进行了对比．利用3种改进的BP神经网络算法建立模型来预测循环流率．结果表明：提升管颗粒循环流率随着提升管风速和气化室风速的增大而增大,当风速达到一定值后,增大趋势逐渐平缓;循环流率随着物料质量的增大基本呈线性增大,随着颗粒粒径的增大而明显减小;锥形布风板比水平布风板更具优势,同样条件下可以增大循环流率;BFGS拟牛顿算法的预测效果最佳,其颗粒循环流率预测值与实验值的最大相对误差为7．7035％,平均相对误差为3．5943％．     

三床串联化学链生物质气化实验分析与预测

在自行搭建的三床串联化学链(TBS-CLC)生物质气化系统上研究了各控制参数(空气反应器风速、燃料反应器风速、循环物料质量和气化室床料高度)对循环流率的影响,将实验测得的129组数据作为训练样本和测试样本,利用反向传播(BP)神经网络模型、遗传算法(GA)优化的BP神经网络模型即GA-BP模型和支持向量机(SVM)模型预测循环流率.结果 表明:循环流率随着燃料反应器风速增大而增大,但增幅逐渐变缓;循环流率随着空气反应器风速的增大、循环物料质量的增加、床料高度的减小而增大;GA-BP模型预测循环流率时,测试样本所得均方根误差为0.84110 kg/(m2·s),平均绝对百分比误差为4.42％,预测结果与实验值较吻合,该模型能较好地预测循环流率.     

双循环流化床颗粒流率实验研究及模型预测

自行设计搭建了双循环流化床冷态装置,通过单一变量法实验,研究气化室风速、提升管风速、物料粒径及物料量对锥形布风板双流化床颗粒循环流率的影响,得出改良后的锥形布风板颗粒流率要高于水平布风板,并且颗粒循环流率随着气化室风速、提升管风速、物料量的增加有所增大,随着物料粒径的增大而减小。利用Matlab建立了3种改进BP神经网络模型分别预测双流化床颗粒循环流率,得出含有1个隐含层,26个神经元节点数的LM-BP神经网络对锥形布风板双循环流化床颗粒循环流率具有较好的预测效果。     

不同布风板对双流化床循环流率影响实验研究

颗粒循环流率是双流化床生物质气化装置的重要运行参数,布风方式对其有重要影响。在自行搭建的冷态实验台上,分别研究了采用锥形布风板和水平布风板时一些运行参数对颗粒循环流率的影响。实验结果表明:颗粒循环流率随着气化室和提升管风速增加而增加,增加幅度随着风速的提高而减小;随着颗粒粒径的增大而明显降低;随着物料重量的增大而增加;无论是何种工况,锥形布风板下的循环流率普遍高于水平布风板下的值。所以,锥形布风板是较优的布风方式。     

基于快速流态化统一动力学模型的床层固含率分布规律模拟

快速流态化作为一种新型高效的气固接触技术,现广泛应用于各行各业。以快速流态化统一动力学模型为基础,分别探究了床料物性参数、操作运行条件以及床层直径大小对床层上部稀相区固体颗粒浓度分布规律的影响,并对相关结果进行了分析,以期为快速流态化统一动力学模型的工程推广应用提供进一步的指导。结果表明:在其他参数不变的条件下,快速床上部稀相固含率随颗粒密度的增大而减小;随颗粒直径的增大而减小;随床层直径的增大而增大;随固体循环流率的增大而增大;随操作风速的增大而减小。     

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。     

基于GA-BP神经网络的带提升管内循环流化床循环流率预测

自行搭建了带提升管的内循环流化床试验台,研究了提升管风速、气化室风速、颗粒平均粒径、床层高度对循环流率的影响。基于遗传算法优化BP神经网络原理,建立了GA-BP人工神经网络模型,用来预测带提升管的内循环流化床的颗粒循环流率。通过对GA-BP神经网络模型颗粒循环流率的预测值与试验值的比较发现:当隐含层数目为22时,最大相对误差为±6.6917%,误差的均方差为2.899%。该模型预测数据与试验值比较吻合,能够较好的预测颗粒循环流率。     

双循环流化床内稻壳-石英砂混合颗粒循环流率的实验研究与预测

混合颗粒循环流率是气化反应的双循环流化床系统稳定运行的关键。在自行搭建的双循环流化床冷态系统上,对气化室风速、提升管风速、初始物料质量和石英砂粒径等控制参数对不同稻壳质量比的稻壳-石英砂混合颗粒的循环流率的影响进行实验研究。研究表明:混合颗粒循环流率随着气化室和提升管风速的增加而增加;随着初始物料质量的增加,气化室侧返料管压力增加,混合颗粒循环流率增大;随着粒径增加,石英砂颗粒流化困难,循环流率减小;由于稻壳密度小,形状不规则,在一定程度上阻碍物料的流化,因此随着稻壳质量比的增加循环流率下降;基于以上各参数提出经验关联式,预测误差在-18. 04%～19. 8%间,能够很好地对双循环流化床系统中稻壳-石英砂双组份物料颗粒的循环流率进行预测。     

双流化床物料循环系统的冷态试验研究

合理控制物料循环流率是双流化床反应器系统装置设计开发和运行的关键。在自主搭建的双流化床物流循环冷态试验平台上,针对燃烧炉风速U_c、热解炉风速U_b、静床层高度H_b及颗粒粒径d_p等运行参数对物料循环流率G_s的影响规律进行了试验研究,结果表明:燃烧炉风速、热解炉风速和静床层高度的增大都会使得物料循环流率增大,但热解炉风速增加幅度不大;同时,分析了运行参数对Loop-seal返料性能的影响,结果表明,在试验运行参数范围内,物料循环流率受运行参数影响程度顺序为:H_bU_cd_pU_b。研究结果可为双流化床反应器的设计及运行提供参考。     

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.     

带提升管内循环流化床的流动特性研究

运行参数和结构尺寸是内循环流化床物料循环流率的重要因素。设计并搭建了内循环流化冷态试验台,通过实验分析了气化室风速、提升管风速、返料孔高度及大小对物料循环流率的影响。实验表明:物料循环流率随气化室风速、提升管风速的增大而增大,但增加幅度变化不同;随返料孔位置的增高而下降,且下降速度加快;随着返料孔面积的增大,先增大然后减小。     

隔板式内循环流化床的流动特性研究

以石英砂和稻壳为实验床料,在隔板式内循环流化床气化炉冷态实验装置上对颗粒的内循环流动特性进行了研究,考察了高速区和低速区的流化速度、结构尺寸和侧风量等对颗粒内循环流动的影响.结果表明:在保持低速区流化速度一定的条件下,随着高速区风速增大,颗粒循环量先增大后减小;流化速度不变的条件下,颗粒循环量随孔口和侧风量的增大而增加,但增加趋势逐渐变缓.实验给出了合理的运行设计参数.通过实验数据回归,得到了石英砂和稻壳通过隔板式内循环流化床孔口的颗粒循环量关联式,计算结果与实验值误差分别小于6%和14%,能较好地预测孔口颗粒流动.     

砂石颗粒堆积床内流动特性研究

为了降低核电站严重事故中碎片床冷却性分析的不确定性,采用2个尺寸范围的砂石颗粒模拟构建碎片床,并进行了单相与两相流动实验。基于测量的单相流动阻力压降和Ergun方程计算出砂石颗粒的有效直径,在此基础上进行气-水两相流动实验,测量并获得了颗粒堆积床内的两相流动阻力压降,验证碎片床内两相流动阻力模型。结果表明:对于小尺寸砂石颗粒堆积床,其两相流动阻力压降随气相雷诺数的增大呈现上升趋势,在气相雷诺数较低时,Lipinski模型计算值与实验值吻合较好,随着气相雷诺数增大,实验值逐渐接近Reed模型计算值;对于大尺寸颗粒堆积床,相间摩擦力对两相流动阻力有重要影响,其两相流动阻力压降随气相雷诺数的增大呈先下降后上升的趋势。     

循环流化床系统物料分布及循环流率的实验研究

在一冷态循环流化床实验装置上,考察了一定颗粒原始存料量下,流化风速和回料风量对物料在循环系统中的分布和循环流率的影响.实验结果表明,当固定回料风量时,系统颗粒循环量随着流化风速的增加先增加后有所减少.流化风速较高时,系统将离开了传统的快速床操浊?为在高风速下保持和提高颗粒循环流率,需要进一步提高回料阀的输送能力.当固定流化风速时,回料阀松动风的增加将提高系统颗粒循环流率;但随着料封高度的降低,回料阀向提升管输送的颗粒量趋于稳定.过高的松动风量将破坏正常的料封,这对实际操作是不利的.     

L型进渣阀进渣特性试验研究

在L型进渣阀半工业试验台上,针对表观引渣风风速在0～25 m/s、引渣风管深入比例0～0.6、联箱压力0.05～0.15 MPa、试验物料粒径1.32～2.22 mm时,对该进渣阀的进渣特性进行了试验研究。试验结果表明:随着表观引渣风风速增大,进渣阀进渣速率先增大后减小;进渣速率随引渣风管深入比例的增大、试验床料颗粒平均粒径的增大而减小,随联箱压力的增大而增加。此外,还得到了进渣特性的关联式,关联式的计算值与测量值吻合较好,可用于指导进渣阀的调节。