卧式循环流化床锅炉压降和颗粒体积分数分布

为了研究卧式循环流化床(Horizontal Circulating Fluidized Bed,HCFB)内的气固流动特性,在带漩涡分离器的HCFB冷态试验台上,以颗粒粒径为87μm、170μm和211μm的玻璃珠为试验物料,采用压差传感器和光纤测量仪研究了颗粒粒径和表观气速对床内压降和颗粒体积分数分布的影响.结果表明:炉膛压降主要发生在主燃室,占总压降的90%左右,副燃室和燃尽室的压降很小;主燃室沿程压降和轴向颗粒体积分数均呈指数分布,横向颗粒体积分数呈"环-核"分布;副燃室的颗粒体积分数呈严重偏向的左稀右浓分布,而燃尽室的颗粒体积分数始终很低;随着颗粒粒径的增大,表观气速需分别至少达到1.25m/s、1.50m/s和2.00m/s时才能获得循环流态化状态.     

CFB煤燃烧/热解双反应器立管内的气固流动特性

在提升管直径为100mm、高为6000mm,立管直径为44mm、高为3000mm,热解室的截面积为200mm×200mm、高770mm的循环流化床煤燃烧/热解双反应器冷态实验装置上,考察了提升管中的表观气速、系统循环量以及加到热解室里的松动气量等因素对立管中的压力梯度、气固相对流动速度等的影响.在实验范围内,立管内的流动形式主要为气固并流下行移动床流动.随着表观气速的增加,立管中负压差梯度逐渐减小,最终基本保持不变;随着循环量的增大,立管内的负压差梯度及气固相对速度也随之增大;加到热解室内的松动气对立管内气固流动状态影响比较复杂,在提升管内表观气速及立管底部阀门开度一定的情况下,随着松动气量的增加,立管内会出现从负压差流动到正压差流动的转变.而在松动气量保持一定时,随着提升管内表观气速的增大,同样的情况也会出现.     

生物质颗粒热载体流化床热解模型

应用热解的分布活化能模型,考虑生物质热解的吸热效应,对生物质颗粒在热载体流化床中的热解过程进行了数值计算,计算结果表明:由于导热热阻的存在,生物质颗粒内部存在一定的温度分布,开始时表面和中心温差较大,随着时间的推移,颗粒内部逐渐趋于等温;生物质颗粒的热解时间随粒径的增大而增加;在0.5～2.0m/s的气速计算范围内,生物质颗粒的热解时间随操作气速的升高而缩短,随床温的升高而减小;热解吸热效应对生物质颗粒挥发份释放过程影响很大,在计算的时候不能予以忽略.     

高温流化床的流化特性及结焦非流化行为

在 8 0 mm× 30 mm和 80 mm× 10 mm石英流化床中 ,以低温粘结的高密度聚乙烯和聚丙烯 ,高温粘结的玻璃珠为实验物料 ,研究了高温流化床的流化特性及高温下物料结焦产生的非流化行为。结果表明 ,在本文实验条件下 ,Geldart A、B类高温表面粘结物料 ,床层温度小于其最小粘结温度时 ,床层温度增大 ,颗粒的最小流化速度减小 ;Geldart D类高温表面粘结物料的最小流化速度随温度增加而增大。得出了不同温度下颗粒最小流化速度预测式。床层温度大于最小粘结温度时 ,流化床需在较高的表观气速下才能保持流化 ,床层温度愈高床层流化所需的表观气速越大。研究同时发现 ,颗粒物料的粒径减小 ,流化颗粒的最小粘结温度减小。     

4吨/时凹型布风板组装式沸腾炉及其冷态流动特性试验

在凹型布风板流化床试验台上进行的冷态流动特性试验表明,床内形成了固体颗粒的循环运动,它延长了细颗粒在床内的停留时间。得到了包括表观气速、细粒粒径和密度、床料组分特性和平均粒径、细粒初始浓     

双层滤料颗粒床过滤除尘新方法的研究

为了提高颗粒床对微细粉尘的过滤除尘效率,提出并试验研究了双层滤料颗粒床过滤除尘新方法。该方法以2~5 mm膨胀珍珠岩颗粒为上层滤料0、.5~1 mm海沙为下层滤料组成双层滤料床。过滤时,含尘气先经过上层滤料粗过滤,再经过下层滤料精过滤;反吹清灰时,两层滤料形成不相混分层流化床,双层结构保持不变。试验表明,对于粒径小于2.26μm的微粒数占90%的电厂飞灰,过滤气速为0.33 m/s时,过滤效率高达99.992%~99.994%,出口粉尘浓度小于1 mg/m3,单位床面积容尘量高达28.63 kg/m2。图3表3参7     

流化床内不同密度颗粒流动特性的数值模拟

将计算流体力学和离散单元法相结合,在自行开发程序上对流化床内随机生成的密度服从正态分布的颗粒的流动特性进行数值模拟,得到了不同床层表观气速下床内颗粒的流化过程图、气相速度场以及不同密度颗粒的速度场、体积分数沿床高的分布和分离率.结果表明:在较小床层表观气速下,床内不同密度的颗粒会出现分离现象,并且颗粒的密度差越大,颗粒分离越明显,当增大床层表观气速后,颗粒间的分离程度减弱;小密度颗粒的速度大于大密度颗粒,颗粒间的密度差越大,颗粒间的速度差也越大.     

大颗粒振动流化床与水平管平均传热特性研究

在二维流化床(240mm×80 mm)中,以平均粒径dp为0.71、1.83 mm的玻璃珠和1.66 mm的小米为物料,研究了振动流化床与浸没水平管间传热规律;考察了气速、振动频率、床高和水平管管径等因素对平均传热系数的影响.结果表明:随着振动频率的增加最佳的气速可以降低,随着气速的增加最佳振动频率同样可以降低;平均传热系数随颗粒粒径减小而增加;颗粒热物理性质和管径对平均传热系数也有较大影响.通过实验数据得到了计算平均传热系数的关联式,计算值与实验值吻合较好,误差在±10％范围内.结果可为带浸没水平管的振动流化床设计和研究提供参考.     

半干法脱硫反应器内固体颗粒浓度分布的试验研究

在三维循环流化床脱硫反应器冷态模型上,研究了文丘里布风装置的循环流化床脱硫塔内气固两相流动中固体颗粒浓度的分布规律,以及不同操作参数:表观气速和颗粒循环流率对颗粒浓度在径向以及轴向分布的影响。试验中利用PV6D型光纤探针测量颗粒浓度,压力传感器测量反应器壁面压力。试验结果表明,在半干法循环流化床脱硫塔反应器中固体颗粒浓度的分布呈中间稀,边壁浓的趋势。截面平均颗粒浓度大体呈上稀下浓的分布。随表观气速的减小和颗粒循环速率的增大,颗粒浓度的径向分布不均性增大,截面平均颗粒浓度的轴向不均匀性增大。     

基于鼓泡流化床的新型曳力模型的验证分析

根据不同曳力模型的特点,在不同颗粒体积分数区间选择合适的曳力模型,在颗粒体积分数分界点引入光滑函数使其连续,得到新型曳力模型,并耦合欧拉-欧拉双流体模型对鼓泡流化床进行数值模拟。最后,将模拟结果与Gidaspow模型的模拟结果以及实验值进行对比。结果表明：表观气速为0.46 m/s时,修正因子为0.8的新型曳力模型的床层时均压差精度较Gidaspow模型提高了约3.1%;表观气速为0.51 m/s时,修正因子为0.9的新型曳力模型的床层膨胀率精度较Gidaspow模型提高了约7.1%;表观气速为0.46 m/s时,修正因子为0.8的新型曳力模型的时均颗粒体积分数精度比Gidaspow模型提高了约15%。     

流化床电极直接碳燃料电池实验研究

将流化床电极应用到直接碳燃料电池(DCFC)中,得到一种新型的流化床电极直接碳燃料电池(FBEDCFC).为研究该燃料电池的输出特性,搭建了环形FBEDCFC实验装置,分析了反应温度、阴极气体流速、阳极气体流速、镍催化剂添加量和炭颗粒粒径对燃料电池放电曲线的影响.结果表明:反应温度为923K、阳极气体流速为18.59mm/s、阴极气体流速为19.57mm/s、镍催化剂添加量为45g、炭颗粒粒径为2.5~3.5mm时,可得到FBEDCFC的开路电压和最大输出功率密度,分别为0.896V和28.70mW/cm2.     

生物质催化热解制备轻质芳烃研究

以轻质芳烃苯、甲苯、二甲苯和萘(BTXN)为目的产物,采用颗粒流化床对松木生物质进行了催化热分解实验.在冷模试验中讨论了CoMo-B催化剂加氢催化作用下,静止床高、流化气速、床层压降的相互关系,得到了合适的操作条件范围,为热分解实验提供了必要的基础实验数据.在热分解实验中,调查了操作气速、床层高度以及热解温度对产物收率和分布的影响,在操作气速0.32m·s-1、催化剂静止床高0.08m、热解温度863K的条件下,目的产物BTXN的最大收率可达到6.29%,daf(干燥无灰质量基准).     

循环流化床稀相区气体径向混合扩散规律的试验研究

在截面尺寸为500 mm×250 mm、H=3000 mm的循环流化床实验台上,以平均粒径100 μm的石英砂作为循环物料,连续注入CO2作为示踪气体,在塞状流模型的假设下,对气固两相流稀相区中气体的混合规律进行了冷态试验研究.研究表明:颗粒的存在对气体径向混合具有促进和抑制的双向影响;循环流化床中径向混合系数很小;流化风速对混合系数的影响规律不明显,颗粒浓度对混合系数的影响较大.     

低灰分燃料循环流化床锅炉的外加物料河沙粒度分析

基于对循环流化床锅炉物料平衡内部机制的分析,认为循环流化床锅炉燃料适应性广的原因是炉膛中定态的物料浓度分布.在燃用低灰分燃料时,为了达到锅炉设计要求的物料浓度分布,需要额外添加循环物料,提出在炉膛空塔流速为5 m/s、河沙密度为2 650 kg/m3时,河沙的粒径应小于300μm,且大于分离器分离效率为99%时对应的颗粒直径d99.对泰国Ajnomoto公司73.2 t/h循环流化床锅炉进行设计,结果表明:在此粒度范围内,方形分离器可以满足物料平衡要求,飞灰含碳量在1%以下,燃烧效率大于99%,锅炉效率达到93.62%(日本标准),但河沙密度比煤灰大,对流化床料层阻力及一次风机的影响不可忽视.     

化学链气化串行流化床设计及试验研究

在生物质化学链气化反应基础上设计并搭建了一套串行流化床冷态模型。以石英砂为床料、空气为流化介质,在该冷态装置上开展了压力分布及控制规律试验研究。采用PY500型智能压力检测系统及PV-6型激光颗粒速度测量仪着重研究了循环流化床冷态装置的料层阻力特性及固体循环量,考察了空气反应器、燃料反应器、返料管部件的流化风量对循环状态和流化床内压力分布的影响,获得了串行流化床稳定运行的操作条件和控制规律。试验结果表明,最佳操作状态:燃料反应器流化气速为0.23~0.32 m/s,空气反应器气速为0.42~0.47 m/s,返料管气速为0.07~0.1 m/s,两反应器存料量为2.5~4.5 kg,为热态试验装置的设计、运行提供了参考依据。     

Y型分支管道气固两相流动流量分配特性研究

在水平Y型分支管道中采用压缩空气对平均粒径为2 mm的小米颗粒进行气力输送试验,对在Y型管道中流动的气固两相流体的流动状态及流量分配特性进行了研究.试验结果表明,在发送压力基本保持不变的条件下,当活动支与主管间夹角不变时,分配到活动支侧收料仓B的固相颗粒质量分数随表观气速的增大而逐渐减小;当活动支与主管间夹角发生改变时,分配到收料仓B的固相颗粒质量分数随夹角的增大而逐渐减小,且相较于表观气速,活动支与主管间夹角的变化对分配到收料仓B的固相颗粒质量分数影响较大.     

循环流化床内气粒两相传热的萘升华模拟实验研究

在循环流化床试验台上对床中气体与颗粒两相间的传热特性进行了试验研究，试验中首次将萘升华热质类比技术应用于循环流化床内气粒两相间传热的研究中，考察了不同的固体颗粒循环量、一次风风速和床料平均粒径对气粒间换热的影响。试验表明：随着一次风风速的增加，循环床中气体和颗粒之间的表现热换系数变大，当固体颗粒循环量增加或颗粒平均粒径减小时，表征相间换热特性的Nu数增大。图5表1参4     

双孔射流流化床内颗粒混合特性的离散单元法数值模拟

将计算流体力学与离散单元法相结合,采用Fortran语言编程,根据牛顿第三定律实现气固耦合,从微观角度剖析了颗粒在流化床内的运动机制.利用Lacey混合指数对流化床内不同特性区域的颗粒混合程度进行了定量分析,并研究了颗粒混合特性的影响因素,得到颗粒轴向和径向混合序列图、气体和颗粒速度分布以及整床和三区的颗粒混合指数分布.结果表明:颗粒受到空气射流作用后,随着混合和偏析的不断进行,最后达到随机完全混合状态;相同表观气速下颗粒轴向混合进程快于径向混合进程;表观气速增大,喷泉区尺度增大,使颗粒径向混合能力得到改善,但对轴向混合能力的影响微弱.     

木屑在循环流化床中的流动特性研究

研究了冷态实验条件下木屑在内径0.28m、高10m的循环流化床中的流体力学特性。着重研究了表观气速U_g=1.81～2.26m/s、循环流率G_s=0.42～0.76kg/(m~2·s)的工况下木屑在循环流化床上升管中颗粒速度与床层空隙率的轴向及径向分布特点。实验发现:循环流化床的下降管中保持足够料高是木屑实现先定循环的必要条件;颗粒在上升管中的流动为典型的环-核结构;面积平均空隙率沿床高呈现先增大再减小的现象。通过将截面按径向位置r/R=0～0.71,0.71～0.93,0.93～1.00分为3个区域,分析了环区、核区和环核过渡区各自的床层空隙率以及颗粒速度沿床高变化的特点。     

水蒸气气氛下生物质热解制取富氢气体试验研究

以水蒸气为流化气在鼓泡流化床中进行木屑的热解特性研究,考察一些主要参数[如热解温度、生物质颗粒粒径、水蒸气/生物质(S/B)]对产气率和目标气体(H2,CO)产率的影响.试验结果表明,提高热解温度和降低生物质颗粒粒径有利于气体的产生;在热解过程中加入水蒸气,能提高气体产率,但是水蒸气的引入量有一个最佳值.本试验中产气率和H2,CO的产率都随着S/B的增加先上升后降低,适宜的S/B为2～2.5.