气流床气化炉内颗粒停留时间分布

颗粒停留时间分布是气流床气化炉开发与设计的重要参数,实验设计一种新型脉冲示踪法测量了气流床气化炉内颗粒停留时间分布。初步研究了多喷嘴气化炉和Texaco气化炉内颗粒停留时间分布,分析了气速和颗粒粒径对两种气化炉内颗粒停留时间分布的影响。结果表明：该实验方法具有良好的重复性和可靠性,可以用于气流床气化炉内颗粒停留时间的测量;与Texaco气化炉相比,颗粒在多喷嘴气化炉内的停留时间分布更为合理; 随气速的增大和颗粒粒径的减小,两种气流床气化炉内的颗粒停留时间和方差都增大。     

多喷嘴对置式气化炉内颗粒停留时间分布数学模拟研究

气流床气化炉中,颗粒停留时间分布是反映物料混合的重要特性,研究其规律对于改进炉内流场结构,优化运行参数和气化炉的宏观建模都具有重要的意义.通过建立三维CFD模型,研究了进口气速、颗粒粒径和密度等因素对颗粒停留时间分布规律的影响.模拟结果显示出与实验结果相同的规律.结果表明,在研究范围内,颗粒平均停留时间随着气速的增加,...     

气流床气化炉综合模型及颗粒粒径对气化结果的影响研究

采用颗粒停留时间分布表征炉内颗粒流动,建立了一种考虑了炉体结构、颗粒粒径以及煤焦反应动力学的气流床气化炉综合模型,其中包含了煤脱挥发份、均相反应、非均相反应、气-固相能量方程、相间传热等子模型。模拟结果与多喷嘴对置式水煤浆气化炉工业运行数据吻合良好,考察了气相组分、温度以及不同粒径颗粒的碳转化率和温度在炉内的一维无因次分布。对模拟结果的分析表明:煤颗粒的预热、脱挥发份和燃烧过程在约30 ms内完成,气化过程占颗粒反应历程的绝大部分;气化炉内100μm以下的小颗粒升温速率快,且温度较高,碳转化率基本接近100%;而200μm以上的大颗粒升温速率较慢,碳转化率较低,影响了气化炉整体碳转化率。     

喷嘴进料对提升管进料段内颗粒浓度分布的影响

在提升管冷模实验装置上考察了喷嘴进料对颗粒浓度径向分布的影响规律. 结果表明,提升管进料段内存在3种形式的颗粒浓度径向分布,在距喷嘴较近的轴向区域,颗粒浓度沿径向呈明显的W形分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响很强;在距喷嘴较远的轴向位置,颗粒浓度沿径向呈环-核分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响很弱;在二者之间,颗粒浓度沿径向呈弱W分布,喷嘴进料对颗粒流动具有一定影响. 随着喷嘴气速的增加或预提升气速的减小,颗粒浓度逐渐由W形分布转变为环-核分布,喷嘴进料对颗粒流动的影响逐渐减弱. 采用喷嘴射流动量与预提升来流动量比Mj/Mr考察了操作参数及装置结构尺寸对提升管进料段内颗粒浓度径向分布的综合影响. 在实验范围内,动量比对进料段内颗粒浓度径向分布及颗粒流动行为具有明显的影响规律,随着动量比的增加,颗粒浓度逐渐由W形分布转变为环－核分布,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响逐渐减小. 在动量比小于4.21时,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响在H=0.675~1.075 m间的轴向位置基本结束;在动量比增大为4.21时,操作参数及装置结构尺寸对颗粒流动的影响在H=0.375~0.675 m间的轴向位置便已基本结束.     

浆态床内颗粒浓度分布的研究

1 前言浆态床内固体颗粒可以是反应物、生成物、固体催化剂或催化剂载体。固体颗粒的大小和浓度分布与其他流体力学因素相互作用,可以改变过程的传质、传热性能,进而影响反应的转化率和选择性。尤其是对强放热催化反应,作为催化剂的固体颗粒,其浓度分布不同,造成了反应器内各处反应速率的差异,从而引起各处不同的温度效应,结果导致反应速率的更大差异。Serpemen 和 Deckwer 对 F—T 合成、CO 甲烷化和丁炔二醇加氢过程中催化剂分布对转化率影响的分析,证明在设计反应器时必须考虑固体颗粒浓度分布。     

多喷嘴对置式气化炉内颗粒挥发分火焰可视化研究

基于实验室规模多喷嘴对置式水煤浆气化炉及其可视化装置,研究了气化炉喷嘴平面非射流区颗粒挥发分燃烧过程。结合图像处理技术,在气化条件下对粒径小于300 μm颗粒挥发分火焰尾迹形态及变化过程进行分析。研究结果表明,颗粒挥发分火焰非典型包络型火焰,而是形成挥发分火焰尾迹。颗粒挥发分尾迹形态受颗粒脱挥发分所处阶段和颗粒相对于气流的运动状态的影响,随时间不断变化。颗粒挥发分最大火焰尺寸随颗粒粒径增加而增加。气流床气化还原性气氛条件下颗粒挥发分燃烧时间较颗粒在富氧气氛中燃烧时间显著增加。     

流化床气化炉内煤颗粒的升温过程及影响

根据热传递理论,对夹套高温烟气加热的流化床气化炉内煤颗粒的升温过程进行了分析与计算,结果表明,颗粒的总体升温速率越高,颗粒升至床温所需的时间就越少;提高流化速度,有利于颗粒的升温,但是影响较小;颗粒粒径对颗粒的升温影响很大,随着颗粒粒径的减小,煤颗粒达到床温所需时间急剧下降。当粒径小于1mm,床温为700～1100℃时,颗粒内部能够在1s左右达到等温,3～5s后颗粒温度能升至99%床温。     

多喷嘴对置气化炉气体停留时间分布

采用实验测量与数值模拟相结合的方法研究多喷嘴对置气化炉的气体停留时间分布及平均停留时问.数值模拟采用Fluent软件获得气化炉内的湍流流动情况,在此基础上运用标量输运方程得到气化炉内的气体停留时间分布函数,实验采用计算机自动控制系统进行停留时间的测量.分别计算了停留时间分布函数及平均停留时间随空气流量的变化,实验与模拟的结果相互吻合.     

撞击气流床气化炉内雾化过程中颗粒运动特性

基于实验室规模的撞击气流床气化炉,以水煤浆为原料进行气化实验,采用高温内窥镜及工业相机组成的可视化成像系统,在操作条件下,对水煤浆雾化过程进行拍摄。运用图像处理算法来识别和检测所得图像中的颗粒信息,利用颗粒示踪算法对颗粒进行轨迹测算。对颗粒的平均粒径、速度及角度进行统计分析。结果表明,喷嘴出口射流区内平均粒径主要集中在325～375 μm,相较于原煤颗粒较大;大部分颗粒速度集中在1～2 m·s^-1且运动过程中速度变化不大;大部分颗粒运动方向不随时间而变化,呈简单直线运动;颗粒轨迹呈现以喷嘴为起始点的扇形射线。     

撞击流气化炉内颗粒停留时间分布的随机模拟

根据多喷嘴对置式气化炉流场测试,将气化炉划分为若干区域,运用时间离散、状态离散的马尔可夫链随机模型,模拟了气化炉内颗粒相的停留时间分布(RTD)。当颗粒在撞击区和射流区间的回流比为0.5,向下撞击流股区和管流区为平推流模型,其他区域按全混流模型处理时,模拟值与实验值吻合较好。随着进料流量的增大,平均停留时间减小,量纲1方差减小;随着回流比的增加,平均停留时间增大;气固两相平均停留时间接近,但RTD存在一定差异。     

两段炉内的压降以及速度分布

化学热回收两段组合式气化炉有效地提高了高温合成气的显热回收。为进一步了解该新型两段炉内气体的流动规律,在自行搭建的冷模实验装置上,考察了该组合式两段炉内的二段床层压降以及速度分布情况。研究表明,采用Montiller经验公式能够准确预测二段固定床的床层压降,当气体达到二段床层表面时,将产生一个冲击区。拟合得到单喷嘴顶喷的轴向速度衰减公式以及四喷嘴撞击后的向下径向射流速度衰减公式。轴向速度的径向分布中,中心气速最大并且衰减最快,采用四喷嘴对喷的形式达到管流区所需的轴向距离较单喷嘴顶喷小1.8D。     

Packed bed structure: Evaluation of radial particle distribution

A model describing the radial distribution of monosized spheres in randomly packed beds up to distances of about two particle diameters from the vessel wall is presented here. The model is based on the existence of a highly ordered layer of particles adjacent to the wall followed by a more diffuse, but still identifiable, second layer. Expressions generated from simple geometrical concepts (intersection between a cylindrical surface and a sphere) straightforwardly allow calculating the radial voidage profile given the radial distribution of particle centers and vice versa. These expressions are employed to fit the model to measures of voidage profiles within a wide range of aspect ratios, a = (R_T/R_P). The model can be used to accurately predict radial voidage profiles, but it is stressed that the identification of particle distribution constitutes more valuable information than an empirical expression for describing voidage variations.     

Experimental measurement of gas concentration distribution in an impinging entrained-flow gasifier

On a laboratory-scale testing platform of impinging entrained-flow gasifier with two opposed burners, the detailed measurements of gas concentration distribution have been performed for carbonaceous compound (diesel oil) at atmospheric pressure. Under the condition of 1.48–2.36 O/C ratios (kg/kg), radial gas samples are collected at three axial positions and the syngas exit position with stainless steel water-cooled probes, the concentration distribution of the major gases (H₂, CO, CO₂, CH₄ and O₂) under stable operating state was determined with a mass spectrometry. These data are used to clarify mixing and reaction characteristics within the reactor, to give insight into the combustion process and provide a database for evaluating predictive mathematical models.     

Gasification of biomass wastes in an entrained flow gasifier: Effect of the particle size and the residence time

Experimental tests in an entrained flow gasifier have been carried out in order to evaluate the effect of the biomass particle size and the space residence time on the gasifier performance and the producer gas quality. Three types of biomass fuels (grapevine pruning and sawdust wastes, and marc of grape) and a fossil fuel (a coal-coke blend) have been tested. The results obtained show that a reduction in the fuel particle size leads to a significant improvement in the gasification parameters. The thermochemical characterisation of the resulting char-ash residue shows a sharp increase in the fuel conversion for particles below 1 mm diameter, which could be adequate to be used in conventional entrained flow gasifiers. Significant differences in the thermochemical behaviour of the biomass fuels and the coal-coke blend have been found, especially in the evolution of the H₂/CO ratio with the space time, mainly due to the catalytic effect of the coal-coke ash. The reaction temperature and the space time have a significant effect on the H₂/CO ratio (the relative importance of each of these parameters depending on the temperature), this value being independent of the fuel particle size.     

流量分配比对改良多级A/O污染物的去除影响

针对传统多级A/O工艺处理低碳氮比生活污水除磷效果差的问题,本文通过增设前置厌氧段改良多级A/O工艺,重点研究了流量分配比对低碳氮比生活污水脱氮除磷的影响。系统在温度为(22±4)℃、水力停留时间为8h、污泥龄为14d、活性污泥浓度为2～3g/L、污泥回流比为75%时,系统依次在100%∶0∶0、45%∶30%∶25%、60%∶30%∶10%三种流量分配比下连续运行47d。结果表明,在45%∶30%∶25%的进水比下,COD、氨氮去除效果最佳,去除率分别达到90.24%和96.66%,出水浓度分别为30.97mg/L、2.11mg/L,均优于GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准。三种流量分配比下系统对TN、TP总体去除效果一般,平均去除率为47.31%、49.33%,可通过外加碳源增强反硝化作用及化学除磷进一步降低氮磷出水浓度,出水有望达到一级B标准。改良工艺在保证有机物去除效果的基础上基本实现了脱氮除磷,可为实际生活中处理低C/N生活污水提供参考。     

多级鼓泡塔内液体速度分布的实验研究

液体循环流动是多级鼓泡塔重要流体力学特征之一,文中在内径为282 mm,高2000 mm的鼓泡塔内,采用不同类型的筛板将普通鼓泡塔分割成双级气液鼓泡塔.采用Pavlov管测液速的方法考察了不同筛板、不同表观气速下该鼓泡塔中上下二侧的液体速度分布.根据实验结果得出了液体速度在塔中心处最大,且与表观气速有关,随着表观气速的...     

新型多级环流反应器流体力学研究

在传统的单级内环流反应器的基础上,对导流筒进行了改进,发展了一种新型多级环流反应器。研究了表观气速、开孔率、反应器底部结构等操作参数对整体平均气含率、局部气含率以及各级环流液速等流体力学行为的影响,从而确定了反应器的最佳结构。文中提出的新型多级环流反应器在石油化工、生物化工和环境工程等多个领域有广泛的应用前景。     

水泥颗粒分布对其使用性能的影响

研究了水泥的颗粒分布对I型硅酸盐水泥标准稠度用水量、凝结时间、水化热、强度、与外加剂适应性及砂浆干缩性能的影响。研究结果表明:同一比表面积的水泥,颗粒分布越窄,则标准稠度用水量越大,凝结时间越长,1d水化热越小,1d胶砂强度越低,与外加剂适应性越差,砂浆干缩率越大。随着比表面积增大,凝结时间缩短,1d水化热增大,强度提高,砂浆干缩率增大。当颗粒分布较窄时,随着比表面积增大,1d胶砂强度增幅不大,与外加剂适应性显著变差。