煤粉高压密相气力输送技术研究现状及前景展望

煤粉高压密相气力输送是干煤粉气流床加压气化炉的关键技术之一。本文从4个方面评述了该技术在近些年取得的研究进展,包括输送管道阻力特性、固气比和煤粉质量流量影响因素、流动形态以及数值模拟,并介绍了该技术的应用情况。在此基础上,对该技术后续研究方向提出了建议。     

高压煤粉密相气力输送垂直管阻力特性研究

该文通过试验和理论计算两种方法研究了高压下煤粉密相气力输送垂直管段的压力损失情况。理论计算是在Banh气力输送理论基础上，引用周建刚的垂直管附加压损系数的经验关系式进行计算的。经试验研究发现，尽管输送气体表观速度呈下降趋势，而垂直管段的单位压损随固气比增加而增大。引起垂直管段压损变化的主要因素是输送煤粉浓度。通过试验值与计算值之比较，发现理论计算值与试验值吻合得非常好，说明基于Barth附加压降法对高压煤粉密相气力输送垂直管阻力特性的计算具有较好的适应性。     

高压密相气力输送弯管压降研究

在输送压力可达4 MPa的气力输送实验台上,进行不同平均粒径煤粉的密相输送实验。获得了不同操作参数下的弯管压损实验数据。在Barth附加压力损失理论基础上,考虑发送压力以及煤粉物性参数对弯管压损的影响,运用量纲分析法,得到高压密相输送时附加压损系数的关联式。用关联式预测的压损值与实验值吻合得很好。研究表明,相同质量流量下,平均粒径大的煤粉在弯管中的压损要高于平均粒径小的煤粉;在密相气力输送中,压损随表观气速的降低而增加。     

不同配比生物质粉与煤粉混合物的高压密相气力输送压降实验研究

在自主研发的高压密相气力输送实验台上进行不同配比的生物质粉与煤粉混合物的输送实验,对比分析输送不同物料时,直管和弯头等管段的阻力特性,研究结果表明生物质粉与煤粉混合物在此系统上可以稳定、可控输送。在固气体积比μv相差不大的情况下,直管和弯管的压降随着表观气速的增加而增大;表观气速相同时,粉体中煤粉配额增大,各管段压降随之增大。此外,根据Barth附加压力损失理论,运用量纲分析法,考虑气体与粉体密度以及输送几何条件等对压降的影响,得到了各管段的压降回归公式,此公式有较好的预测效果。     

垂直管煤粉高压密相气力输送特性的模拟研究

基于颗粒动力学理论,采用k-e-kp-e p湍流模式,对垂直管内高压密相上升流的三维流动行为进行了数值模拟,其颗粒浓度高达30%,并对部分模拟结果进行了实验验证。模拟过程中考虑了气固两相之间的湍流相互作用,得到了两相速度分布、浓度分布和湍流强度分布,考察了表观气速、输送压力和煤粉粒径对流动行为的影响。模拟结果显示：表观气速的增加导致压降梯度先减小后增加,导致煤粉浓度减小;输送压力的减小导致压降梯度减小;煤粉粒径的增加导致压降梯度增加。通过实验得到了表观气速和输送压力对压降梯度的影响。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

发送罐出料方式对煤粉高压密相气力输送特性的影响

该文在上出料输送实验台基础上,改造出一个包含一套上出料和一套下出料的密相气力输送系统综合实验台。在此实验台上,以高压氮气作输送载气,进行了兖州烟煤的输送实验。通过改变出料方式及操作参数,对比研究了上、下出料系统输送特性的异同。研究结果表明,操作参数对上、下出料输送系统输送特性的影响具有一致性,但这种影响也存在一定差别。相同条件下,上、下出料方式输送系统中,煤粉质量流量、表观气速都随着总输送压差的增大而增大,煤粉质量流量随补充风流量增大而减小。补充风流量不变的前提下,总输送压差较低时,煤粉质量流量随着表观气速增大而增大,上、下出料方式对煤粉质量流量的影响随着表观气速变化规律不显著;总输送压差较高时,煤粉质量流量随着表观气速增大而减小,上出料输送系统煤粉质量流量明显高于下出料输送系统。随输送压差增加,固气质量比先增加明显后增加趋势减弱。上出料系统的煤粉质量流量、表观气速和固气质量比均略高于下出料系统。     

煤粉加压密相输送实验研究

该文建立了一个接收端压力为3MPa，输送压差可达1MPa的高压密相气力输送实验系统，在其上用氮气进行了干煤粉加压密相输送实验，研究了该系统作为干煤粉加压气化炉供煤装置的工作特性，包括输送稳定性、以及输送压差与煤粉输送速率和输送管中煤粉浓度的关系等。研究结果表明，该干煤粉加压密相输送系统工作稳定，实现了高浓度低速连续的密相输送。在3MPa下，输送煤粉的固气比达到586kg／m^3（气）、输送速率通量达到3775．6kg／（m^2．s），输送气体速率范围为4．2m／s-6．9m／s，达到了干煤粉加压气化炉的工艺要求。分析表明，在高压、高浓度密相输送情况下，输送管中的煤粉浓度是影响输送管道压降的主要因素。     

高压密相气力输送固气比实验研究与广义回归神经网络模拟

煤粉高压密相气力输送是气流床加压气化的关键技术，其核心问题之一是如何获得较高的管路固气比。该文在输送压力可达3.7 MPa，管路固气比可达660 kg×m-3的气力输送中试实验台上进行系统的研究，考察输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含水率等因素对管路固气比的影响，并建立广义回归神经网络(GRNN)对其进行了有效模拟。上述工作将为系统的控制和运行提供一定的指导，同时为深化高压密相气力输送的研究奠定基础。     

密相挤压流型气力输送的研究

本文研究了管路的挤压流型气力输送的特性和流动阻力,分析了能量方程的各项损失,用理论和实验相结合的方法给出了气体粘性损失的关联式,进而对方程进行了数值求解,得到了压力和空隙率沿管路的分布,数值结果和实验数据吻合良好。     

CO_2作输送介质的煤粉高压密相输送实验研究

利用CO2作输送介质进行了干煤粉加压密相输送实验,研究输送管道中物料的流动状况、总输送差压和补充风流量变化对输送特性的影响以及输送水平管中的阻力特性。研究结果表明,以CO2为输送介质的煤粉密相加压输送系统可以稳定、可控运行;补充风流量增大时,煤粉速率通量逐渐减小,表观气速逐渐增大;在相同的表观气速下,压降随着固气比和煤粉速率通量的增大而升高。此外,得到了CO2作输送介质的水平管压降的回归公式,预测值与实验值符合较好。     

高压浓相粉煤气力输送特性研究

在输送压力可达4.0 MPa、固气比高达740 kg/m3的高压气力输送试验台上，用氮气进行粉煤高压浓相气力输送试验研究。分别在不同的输送差压、风量和压力等条件下进行了输送试验，考察操作参数对煤粉质量流量和固气比等气力输送特征参数的影响。结果表明，煤粉的质量流量和输送固气比随着输送差压和压力的升高而增大。随着注入速度的增大，输送固气比呈先增大后减小的变化趋势。总风量增大时，煤粉的质量流量随着气体流量的增大而增大。总风量不变时，在固气比的最小值左侧，充压风量的变化对输送参数的影响起主导作用，在固气比的最小值右侧，流化风量的变化对输送参数的影响较大。随着煤粉的输送流量的增大，固气比先增大后减小。     

气流床气化炉煤粉浓相气力输送综述

高压浓相煤粉气力输送是干煤粉气流床气化炉关键技术之一,文章从输送物料特性、输送相图、阻力特性及流动稳定性等方面评述了浓相粉体气力输送在近些年取得的研究进展,结合东南大学近年来在高压浓相煤粉气力输送领域获得的研究成果,系统地探讨了浓相气力输送过程中的流动特性,对今后浓相气力输送研究应开展的工作提出了建议。     

高压浓相变水分煤粉输送特性及香农信息熵分析

在输送压力可达4.0 MPa，固气比高达450 kg/m3的高压气力输送试验台上，用氮气进行煤粉高压浓相气力输送试验研究。分别在不同的总输送差压、煤粉含水率、压力和表观速度等条件下进行了输送试验，考察操作参数对煤粉质量流量和固气比等气力输送特征参数的影响，用信息熵分析试验过程中采集到的压力波动时间序列，探讨流动稳定性和流型变迁过程中信息化趋势，建立信息熵和流型之间的关系。结果表明，在总输送差压增大的过程中，固气比和香农(Shannon)信息熵均增大；流动相图与Shannon信息熵之间呈现较好的规律性；不同流动形态的Shannon熵差异较大，不同流型之间的Shannon熵区分度较好。随着煤粉含水率的增大，煤粉的质量流量和压损减小，Shannon信息熵值下降。Shannon信息熵分析为研究高压浓相气力输送流型、稳定性及其转变特性提供了一种行之有效的方法。     

考虑气相压缩性的高压密相气力输送数值模拟

为研究在高压密相气力输送过程中输送气体的可压缩性对输送管道中气固两相流动特性的影响,建立了考虑气体可压缩性的多相流模型,并应用该模型将可压缩工况与不可压缩工况进行对比。结果表明:相对于不可压缩气固两相流模型而言,可压缩气固两相流模型增加了管道中心两相速度和管壁附近的两相脉动速度,导致流动的扰动性增强。     

粉煤灰密相输送试验应用研究

设计一种电厂粉煤灰密相输送系统,讨论设计和应用中一些参数的设置,同时还给出了防止堵管的措施以及使用球形弯头的原因。