喷动流化床气体混合特性实验研究

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床煤部分气化炉冷态试验装置上,在喷动区和环形区同时采用了不同示踪气体的方法,获得了在不同喷动气流速和流化气流率这2个重要的操作参数下,不同床层高度上示踪气体的径向分布,考察了喷动区与环形区之间的气体交换特性和环形区的气体混合特性.结果表明,喷动气速度的增大,使喷动气向环形区的传质加强,也促进了流化气在环形区的混合;流化气流率的增大,气体由环形区向喷动区的传质大于由喷动区向环形区的传质,且流化气在环形区的混合加强.喷动气和流化气的浓度沿床层高度依次降低.此外,结合CCD拍摄的流动结构图像,从气相质量交换的角度对床内的气固流动特性进行了讨论.     

二维喷动流化床内气体混合的实验研究

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床冷态试验台上,在喷动区和环形区分别采用CO和SO2作为示踪气体的方法,获得了不同喷动气流速和流化气流率这两个重要的操作参数下,不同床层高度上示踪气体的径向分布,考察了床内喷动区与环形区之间气体的混合特性。结果表明,示踪气体在不同床层高度的径向分布呈现较大的差异,并沿床层高度依次降低。在稳定的流动状态下,喷动气速度的增大,使喷动气向环形区的传质加强,也促进了流化气在环形区的混合;流化气流率的增大,气体由环形区向喷动区的传质大于由喷动区向环形区的传质,且流化气在环形区混合加强。在不稳定的流动状态下,气体的径向浓度分布曲线两边出现不对称。     

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。     

三维喷动流化床流动特性数值模拟

为了研究喷动流化床煤部分气化炉的气-固流动特性,采用三维欧拉多相流模型和颗粒动能理论相结合的数学模型,对一台直径100 mm的喷动流化床试验台进行了数值模拟研究.研究内容包括喷动流化床不同工况下内部射流的发展、气-固流动特性、典型工况下气体速度分布、颗粒速度分布以及由于颗粒碰撞引起的颗粒相压力分布.模拟结果表明:典型工况下,当喷动风与总风的比例为50%时,流场有利于煤气化;气体曳力和颗粒碰撞对环形区颗粒特别是靠墙区颗粒的运动影响很大.为了验证模型的合理性,采用文献中的试验工况进行计算,计算结果和文献中的测量值吻合较好.     

生物质化学链气化串行流化床二元物系冷态实验研究

搭建了生物质化学链气化串行流化床冷态模型,考察了木粉与石英砂二元物系在不同工况下的流化特性,结果表明,木粉单独实现流化较为困难,稳定流态化操作范围也较小;石英砂木粉二元物系,随着石英砂含量的增加,流化状态持续改善,稳态流化操作范围增大,当石英砂含量超过70% 时,该二元体系流化状态接近石英砂;石英砂木粉二元混合体系物料循环量及颗粒平均速度随着表观气速的增加而持续增大。     

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.     

300 MW循环流化床锅炉气固流动特性的CPFD模拟

采用计算颗粒流体力学（CPFD）的方法对300 MW循环流化床锅炉内的气固两相流体动力学参数进行全床数值模拟研究,重点分析了循环流化床锅炉炉膛以及回料阀的气固流动特性,获得固相颗粒浓度和速度场在炉膛内的分布以及固体循环流量、系统压力平衡、回料阀的运行情况等锅炉关键参数。结果表明：颗粒浓度的轴向分布呈现明显的密相区和稀相区两部分,模拟得到的轴向压力分布与实际工况吻合较好,验证了CPFD方法模拟循环流化床锅炉的准确性;锅炉回料阀内压降最大,这与床料分布相符;回料阀返料室流化程度较高,而输运室流化程度较小,呈现鼓泡床状态,气泡大都贴壁逃逸。     

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.     

三维旋流喷动流化床气固两相流动特性模拟

为了从理论基础上研究带风帽的旋流喷动流化床干燥器内气固两相流流动特性,采用欧拉多相流模型对一台旋流喷动流化床试验台进行三维数值模拟,分析了各种不同底部进风速度V底与切向进风速度V切比例对旋流喷动流化床干燥器内的气体速度分布和颗粒速度分布特性的影响,以及当V底/V切为30 m·s-1/30 m·s-1时,探讨了气固流动状态随时间的变化规律。研究结果表明:增大V切,有利于增加近壁面区域的气体流动速度和促进气固相的充分混合,增加气体和颗粒相的接触面积,有利于减少气相流动死区,降低黏性物料对筒体壁面的粘附程度。但由于切向风的卷吸作用所形成的负压会导致轴向气流减弱,不利于筒体中心区域气流的轴向发展,降低了轴向风对颗粒层的穿透效果。     

燃烧器布置方式对循环流化床炉内气固流动特性的影响

以采用混合燃烧的循环流化床(CFB)锅炉为研究对象,利用Simple算法对其炉内气固流动进行了三维数值模拟,得到了不同工况下炉内颗粒的速度和体积浓度分布.结果表明:双侧布置二次进料口的方式优于单侧布置方式;对冲布置方式下,燃烧器布置位置h/Z为0.145、二次风速为35 m/s时,炉内的气固混合比较强烈,流动状态较稳定,能够形成密相区之外的二次高浓度颗粒流,是较为合理的布置方式.