加压喷动流化床最小喷动速度的试验研究

在内径100 mm的有机玻璃冷模装置上进行了加压喷动流化床试验.床料直径为1.6 mm、2.3 mm的小米.研究了压力、静止床高及流化风对最小喷动速度的影响.试验结果表明:喷动流化床的最小喷动速度随压力的增大而减小,但减小幅度逐渐变小;静止床高增大,最小喷动速度增大,但床高的增加对最小喷动速度的影响随着压力的增大而减弱.流化风风量增加导致最小喷动速度降低.根据试验数据进行了线性回归,分别得出了uf=0和uf＞0(uf为流化风床内表观气速)时最小喷动速度的关联式,相关系数分别为0.964和0.920,关联式和试验值吻合较好.     

喷动流化床煤气化试验研究

以空气和水蒸汽为气化剂,在一内径为60mm的V型布风板喷动流化床工业煤气炉内对动力烟煤的气化进行了系统的试验研究,考察了V型布风板床料的流化特性,研究了操作参数对气化过程的影响,测量了煤气成分沿床高和径向的变化,分析了影响煤气成分和热值的有关因素,提出了合理的运行条件和参数,研究结果对工业装置的放大设计,改造现有燃烧设备并降低对环境的污污具有指导意义。     

喷动流化床煤部分气化数学模型

文中介绍了喷动流化床煤部分气化的原理和国内外数学模型的研究现状，并在此基础上分析了压力对部分气化炉流动和反应的影响。     

增压导向式喷动流化床流动特性的数值模拟

采用双流体模型对增压导向式喷动流化床内喷动区和环形区气固运动速度和空隙率进行数值模拟。计算结果表明,喷动区颗粒速率在初始阶段急剧上升而气体速度则急剧下降,进入导向管后趋于平缓,而且颗粒加速程度不写系统压力有关,还形区气体速度在卷吸段增大,进入隔离流区后保持不变,而颗粒下降速度一直保持不变,喷动区的空隙率在卷吸段下降,进入导向管后又开始上升。     

加压喷动流化床煤气化数值模拟

建立了基于CFD的三维非稳态喷动流化床煤气化动力学模型.此模型包含气固流动模型,煤的挥发分析出模型,焦炭气化反应模型和气相间的均相反应模型等子模型.焦炭的非均相反应速率由气体扩散和化学反应动力学共同控制.气体均相反应可以作为二级反应来处理.将试验结果和模拟的计算结果进行了对比,结果表明,入口中心喷动区的温度最高,温度场沿床高方向逐渐降低.煤气质量在加压后有了明显提高.验证的结果表明此CFD模型可以用来预测煤气化的反应过程.     

加压喷动流化床流动和扩散规律冷态实验研究

在一个加压喷动流化床装置上进行了冷态实验,研究加压条件下床中的气固流动状态和气体在各部分的扩散特性。结果表明：加压喷动流化床与常压喷动流化床中气固流动状态差异较大,其喷动流化速度与Ｐ＾－０．５成正比。实验还发现,气体由中心喷动区向周边环形区扩散速度与Ｐ＾－０．５３９成正比。在试验的基础上提出了适合常压和加压喷动流化床最小喷动流化速度的实验关联式、气体扩散速度关联式和喷动区发展段直径的实验关联式。     

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。     

加压导向管喷动流化床部分气化炉颗粒循环倍率的研究

以宽筛分的灰渣和2种不同粒径的窄筛分玻璃珠为实验原料，对加压导向管喷动流化床部分气化炉内颗粒循环倍率进行了试验研究。提出了导向管喷动流化床颗粒循环倍率和床内压降理论关系，分析了环形区的充气量在不同系统压力、导向管位置和喷动管直径对颗粒循环倍率增加因子的影响，在此基础上提出了预测颗粒循环倍率增加因子的试验关联式。结果表明：环形区充气后不仅改善了环形区的气固接触，而且显著增加了环形区和喷动区的颗粒交换，有利于床内气固非均相反应的进行。图10表1参10     

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。     

喷动流化床煤气化技术研究的发展

本文论述了喷动化床煤气化技术的原理、优点以及国内外的主要技术进展，并结合当前国内外的研究情况从气化特性试验研究、机理模型研究、工业应用研究三个方面进行了分析，指出了喷动流化床煤气化技术的发展前景以及今后研究方向。     

流型对循环流化床径向气体混合影响的试验研究

在提升段净高为4.0 m、内径0.19 m的循环流化床冷态试验台上进行了快速床和气力输送两种流型中径向气体混合的试验研究,试验用物料为河沙,d_p=120 μm,真实密度ρ_s=2 400 kg/m~3.试验台颗粒循环流率(G_s)和流化风速(U_g)可独立控制,根据床层上、下部压力梯度随流化风速的变化关系判断快速流态化的存在区域.采用柱塞流模型,用CO_2作为示踪气体进行3种风速下的径向气体混合试验,得出了快速床和气力输送两种流型中气体径向扩散系数Dr随颗粒浓度变化的趋势.研究发现,在气力输送流型中Dr随颗粒浓度增加而减小,在快速床流型中Dr随颗粒浓度增加而增大.结合固体颗粒在不同流型中的存在状态解释了流型对Dr的不同影响作用.     

循环流化床二次风射程的数值模拟和实验

以国内某电厂410 t/h循环流化床锅炉为原型,用有机玻璃按10∶1的比例建立了1套冷模可视化实验装置.在测量二次风喷口所在炉膛截面物料浓度的基础上,对不同二次风速、不同炉膛流化风速条件下二次风的射程进行了实验研究和数值模拟.结果表明:炉膛物料浓度随一次风速的变化而变化,二次风的引入显著地改变了炉膛内物料浓度的分布;在物料特性和喷口特性一定的情况下,二次风的射程随着二次风风速的增加而近似成幂函数增加,其指数在0.5～1之间变化,指数值随着炉膛流化风的增加逐渐减小,且减小幅度逐渐增大.     

高温加压气流床内生物质气化特性的实验研究

在15～20 kg/h规模的沉降式加压气化实验装置上,实验研究了高温条件下,不同O/C摩尔比对生物质气化特性的影响,并根据实验气化炉的边界条件,建立了相应的气化模型.模型计算结果与实验结果吻合较好,模型能够很好的预测气化参数对生物质气流床气化特性的影响.研究结果袁明:在气化还原反应区,高温有利于气化反应向吸热方向进行;O/C比在1.0～2.0范围内,随O/C比的增加,CO、H2均呈现先增加后减小的趋势,可燃气体成分(CH4 H2 CO)占总合成气的50%左右;部分燃烧反应区温度在1600 K以上时,碳转化率大于90%,冷煤气效率达到50%左右.     

循环流化床内颗粒团属性的可视化研究

循环流化床内最典型的流动特征是颗粒聚团,而关于颗粒团属性的报道较少。为进一步研究颗粒聚团及其属性,采用激光器和高速摄影对一4m高、200mm×200mm横截面垂直上行循环流化床冷态流场进行了颗粒团可视化实验。采用灰度域值法确定了颗粒团边界,根据颗粒间紧密程度、颗粒团形状和出现区域,对颗粒团做出了分类,并利用这一分类原则描述了颗粒团的形成和破碎过程,获得了典型颗粒团形状大小和持续时间。图8表2参10     

电容层析成像技术在流化床气固两相流测量中的应用

研究了旋转电极对于电容层析成像效果的影响。将几种典型的气一固两相流型静态分布在这两种传感器中的成像结果进行了比较。表明电极旋转后的成像效果优于没有旋转电极的传感器布置方式。将电容层析技术应用于流化床底部的物质分布的在线测量研究，比较了在不同风速下的流化床实验段内的气、固两相物质分布。为进一步研究流化床内的流动状况具有重要参考价值。图6参6     

循环流化床二次风射流穿透规律的试验研究

在一个截面尺寸为0.3 m×0.3 m×4 m的循环流化床冷态试验台上,以热空气作为示踪气体,对二次风射流穿透深度规律进行了试验研究.利用热电偶测量试验段温度场得到二次风射流轨迹,基于交叉射流动量比建立了二次风射流穿透深度的模型.利用该模型对1台465 t/h循环流化床锅炉二次风射流进行预测,并与热态测试结果进行了对比,从而验证了模型的正确性.     

压力分布对选择性流化床冷渣器物料流动及物料量的影响

以410 t/hCFB锅炉为研究对象,在分析"选择性流化床冷渣器-炉膛"系统压力分布特性的基础上,研究了压力分布特性对该种冷渣器物料流动及物料量的影响规律.结果发现:"冷渣器-炉膛"系统的压力分布特性对冷渣器物料平衡有重要影响.在稳定运行时,选择室的床层压降都小于另外3室,即选择室的床料量(或炉渣量)会小于其它3室;由于排渣的作用,冷渣器排渣室的床料量略少于中间2个冷却室;随着炉膛或冷渣器流化风速的增大,冷渣器内的床料量都将降低;炉膛和选择性流化床冷渣器之间是一种复杂的串并联关系,这使炉膛与冷渣器各室之间的气固流动参数相互制约,底渣流动的可控性较差.     

循环流化床锅炉的燃烧脱硫试验研究

针对内蒙古1台75 t/h循环流化床锅炉进行了脱硫试验,根据现场数据分析了温度、粒度、升温速率及摩尔比等因素对循环流化床脱硫效率的影响.结果表明:在较小Ca/S摩尔比下,脱硫效率随时间增加呈上升趋势,随着Ca/S摩尔比增大,脱硫效率上升趋势减缓,且存在一个最佳的Ca/S摩尔比;加入石灰石脱硫时,需根据实际运行情况调节石灰石给料机的出力,以协调脱硫效率和锅炉效率之间的平衡.研究结果对循环流化床锅炉实际运行中SO2的排放和脱除具有预测作用.     

Z型和U型集箱并联管组流动特性的实验研究

在集箱并联管组冷态空气模化实验台上,测定了Z型和U型两种典型集箱引入-引出方式下分配集箱与汇集集箱内的静压分布,结合并联支管总流量与集箱进口流量平衡关系,获得了并联支管的流速分布.将实验值分别与作者提出的集箱并联管组单相流体流动特性分布理论解以及前苏联锅炉机组水力计算标准方法的计算值进行了对比,结果表明:作者提出的理论解与试验值的吻合程度比标准值与实验值的吻合程度要好,从而证实了理论解比现有标准方法更精确.