多流程卧式循环流化床气固流动的传热特性

为了研究多流程循环流化床内独特的流动结构和传热规律,搭建了多流程循环流化床冷态实验系统,分别以80~120目、120~200目两种粒度分布的玻璃珠为物料,根据对流传热与热平衡理论,利用自制的横掠单管与壁面传热测量装置,在冷态条件下测量了多流程循环流化床主燃室(密相区/稀相区)、副燃室及燃尽室内的气固横掠单管传热及冲刷壁面传热的传热系数.实验发现,床内传热系数受风速影响较小,但受物料粒径、物料浓度等的影响较大.当物料粒径分布在120~200目时,主燃室密相区、稀相区、副燃室和燃尽室的单管传热系数之比为4.0∶1.5∶1.3∶1.0,壁面传热系数之比为1.8∶1.2∶1.1∶1.0;80~120目时的比例分别为3.3∶1.4∶1.3∶1.0和2.3∶1.4∶1.2∶1.0.冷态实验结果和实际运行锅炉的设计数据比较表明,该研究成果可以指导多流程循环流化床锅炉的设计和运行.     

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%。     

差速流化床密相区内流动特性的数值模拟

基于颗粒动力学理论,采用Fluent软件中标准k-ε方程模型和欧拉-欧拉双流体模型对差速流化床底部密相区内的气固两相流动过程进行了数值模拟,分析了内循环过程中颗粒速度和压力等流动特性参数的分布和变化规律,研究了主、副床风速对密相区流场的影响.结果表明:保持副床风速u2=1.5m/s不变,随着主床风速的增大,主床的时均颗粒体积分数降低,副床的时均颗粒体积分数升高,压力降方差和回流速度增大;保持主床风速u1=4.0m/s不变,随着副床风速的增大,回流速度减小,压力降方差先增大后减小,当副床风速为2.0m/s时气固两相流动最强烈.     

油页岩热解飞灰颗粒流化夹带特性

在一套准φ80mm×4090mm有机玻璃冷模试验装置中,以油页岩热解飞灰为试验物料,使用在线压力采集系统,测定了流化床轴向平均颗粒密度分布,根据稀相空间平均颗粒密度获得了输送分离高度(TDH)和气体饱和夹带量(εp∞),并与FCC催化剂颗粒的流化夹带特性进行了对比。试验结果表明,对于密度相近的两种物料,尽管油页岩热解飞灰的平均粒径小于FCC催化剂,但同一表观气速下流化床内各截面平均颗粒密度均低于FCC催化剂。表观气速较低时(u=0.22m/s),两种物料的TDH和气体饱和夹带量基本相等;随着气速的提高,FCC催化剂的TDH和气体饱和夹带量逐渐高于油页岩热解飞灰;当表观气速大于0.88m/s时,油页岩热解飞灰的TDH逐渐接近于FCC催化剂。对试验结果进行关联分析后,建立了油页岩热解飞灰TDH和气体饱和夹带量的经验模型,计算值与试验值吻合较好。     

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。     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

GTL燃料发动机排气颗粒数密度和粒径分布的试验研究

采用两级稀释取样装置和扫描迁移颗粒粒径分析仪(SMPS),研究了燃用天然气合成油(GTL)发动机排气颗粒的数密度和粒径分布特征,并同原柴油机的颗粒排放进行了比较,发现发动机燃用GTL时,中间转速(n=1400 r/min)下,排气颗粒多呈峰值粒径为50～80nm的单峰对数正态分布;高转速(n=2200r/min)下,呈分别包含核模态(峰值粒径为20～30nm)和积聚模态(峰值粒径为50～80nm)的双峰对数正态分布。而燃用柴油时,所有测试工况下,排气颗粒均呈包含核模态和积聚模态的双峰对数正态分布。与燃用柴油相比,怠速工况下,燃用GTL后总颗粒数密度和体积分数没有显著下降,而其它工况下总颗粒数密度和体积分数显著下降,其中总数密度均下降一个数量级,总体积分数下降20%～60%;燃用CTL后,排气中核模态数密度显著下降,某些工况下积聚模态数密度有所下降,这与GTL燃料中的芳香烃和硫含量均较低有关。     

循环流化床锅炉中大颗粒煤燃尽的实验研究

根据燃烧反应速率不变的原理,设置特定的加热温度和供气体积流量,在管式固定加热炉上采用热重分析法测量了循环流化床锅炉燃烧条件下大颗粒煤(直径为9~15mm)的燃尽时间.通过拟合煤颗粒的粒径和对应的燃尽时间数据,确定表征煤样A和煤样B燃尽特性的2个参数:燃烧常数k和燃尽指数n.结果表明:循环流化床锅炉燃用煤样A时的运行床压比燃用煤样B时低约600Pa,更有利于节省一次风机和二次风机的电耗.     

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     

椭圆管矩形翅片清洗影响因素的数值分析与优化

对电站空冷凝汽器椭圆管矩形翅片空气侧进行了液固两相流清洗的数值模拟,分析了清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数对壁面平均剪切应力及流动阻力的影响。确定最优清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的组合形式。结果表明:随着清洗流速、固相颗粒粒径、固相体积分数的增加,壁面平均剪切应力和流动阻力均持续增大并呈单调增加趋势;综合考虑清洗效果和节水节能,采用正交试验法分析确定清洗椭圆管矩形翅片的最优组合为入口流速14m/s,固相颗粒粒径0.4mm,固相体积分数0.06。结果为椭圆管矩形翅片的优化清洗提供理论基础。