流化床炉内颗粒混合的离散单元法数值模拟

为了更好地研究流化床内复杂的运动和颗粒间的混合情况,为流化床的设计及优化提供参考,采用欧拉–拉格朗日坐标系下的离散单元法软球模型在二维空间对单孔射流流化床内气固两相流动进行了数值模拟。其中颗粒相采用离散单元法,气相的计算采用SIMPLER算法,气固两相间遵循牛顿第三定律建立耦合模型,并用FORTRAN语言编程计算来实现。在假设不考虑传热、燃烧及颗粒转动的条件下,模拟得到了流化床内上下两层颗粒的运动和混合情况、气固两项的速度分布以及颗粒的浓度分布。模拟结果表明:由于受到空气射流的影响,流化床内存在强烈的颗粒返混和内循环现象。固体颗粒在横向和纵向都存在一定的浓度梯度,在空间中的碰撞次数分布也有不同,颗粒浓度高的地方颗粒碰撞和混合会更剧烈。     

喷动气固流化床颗粒混合规律的实验研究

将改进的插板/隔板技术与快速摄像图像处理技术相结合,对100 mm′30 mm′500 mm喷动气固流化床内颗粒混合过程和混合行为进行了研究。同时引用统计学中相对标准差这一混合指数,系统地考察了喷动气速和流化气速对颗粒混合行为的影响。结果表明,颗粒混合随着时间的发展经历了3个连续阶段：宏观混合阶段、微观混合阶段和稳定混合阶段。在宏观混合阶段,对流混合占主导作用;在微观混合阶段,剪切混合也起了很大作用。增大喷动气速和流化气速均促使颗粒混合均匀,但过大的气速反而抑制了混合质量的进一步提高。由喷动气射流带动而形成的颗粒内循环是颗粒混合的主要机制。     

图像追踪算法用于流化床颗粒横向混合特性的研究

与传统的示踪法及试验手段研究颗粒混合行为相比,图像颗粒追踪算法具有快速、准确分析任意时刻颗粒的运动行为,并可实现连续全场跟踪测量等优点.应用图像颗粒追踪算法研究了不同工况的颗粒横向混合特性,结果表明,随表观气速的增加颗粒横向的混合效果提高,合适的料层厚度有利于颗粒的横向混合;床层表面颗粒的横向混合效果优于床层内部颗粒,而沿径向上颗粒的横向混合效果则与表观气速有关.在高气速下,床层中心区域颗粒的横向混合效果优于两边区域;在低气速下,床层只能实现局部流化,边区域颗粒的横向混合效果优于床层中心区域.     

鼓泡流化床内颗粒混合的对流—扩散模型

本文分析了鼓泡流化床内颗粒混合机理，综合了床内颗粒水平方向和垂直方向上的混合，将床内颗粒混合过程分成两部分：一、是向上运动的尾迹相和向下运动的乳化相之间的对流交换，二、是乳化相内横向扩散。建立了二维的对流扩散模型，数值计算和实验数据相吻合；研究了给料点的布置和流化速度对床内物料浓度的影响。     

喷动流化床颗粒混合特性的三维直接数值模拟

采用离散元方法,对喷动流化床内的颗粒混合特性进行了三维直接数值模拟。气相场采用欧拉方法,固相场采用拉格朗日方法;对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力;颗粒碰撞采用软球模型。模拟喷动流化床上下两层颗粒的运动和混合过程,揭示颗粒的混合机制,同时提出表征颗粒混合质量的重要特征参数,并考察了喷动气速和流化气速对颗粒混合的影响。结果表明：由喷动气射流带动而形成的颗粒内循环是颗粒混合的机制;增加喷动气速度和流化气速度均有助于颗粒混合,使颗粒达到完全混合的时间减少且混合更均匀。     

内旋流流化床床内颗粒运动特性的试验研究

流化床床内颗粒的大规模循环不仅可以加剧了颗粒横向扩散,提高燃烬速率,实现燃烧的均匀性和稳定性,还将有利于促使不燃物质的定向移动排出炉外。文中采用冷态硫化床装置,应用分层取样技术对微倾斜布风板实现流化床内不均匀布风,床内物料混合与分层特性进行了系统的试验,研究床内颗粒扩散的动态特性和流化风速,颗粒密度以及颗粒粒度等因素对流化床内分层的影响,并通过求解扩散方程来分析布风不均匀性和布风倾角对风板附近物料扩散的影响。研究表明：增大流化风速和布风板倾角能够强化颗粒的横向扩散和流化床的内旋流程度,对大而重的颗粒存在一个最佳速度比,既能实现床内旋流又有防止颗粒的严重分层,并针对低风速区的分层现象,提出了一个关联式,该式的计算值与实验值吻合较好。     

基于主从分裂法的交直流混合状态估计

直流输电技术的快速发展迫切要求提出实用的交直流混合状态估计方法。该文将交流系统看成主系统，将直流系统看成从系统，提出了交直流混合状态估计的一种新方法，即主从分裂法。该方法自然地将整个电力网络的状态估计问题分解成交流估计和直流估计两个子问题，通过主从分裂迭代，可获得严格的全局状态估计解。其中，交流系统和直流系统可以采用不同的状态估计算法，只需对调度中心现有状态估计软件进行少量修改，即可实现交直流混合状态估计。理论分析和数值试验结果均表明了新方法的实用性、正确性和良好的收敛性。     

基于PET控制特性的交直流混合配电网状态估计

含电力电子变压器的交直流混合配电网结构复杂、运行方式灵活,仅依靠传统量测信息的配电网状态估计方法难以满足交直流系统灵活调控的需求。为此,本文提出了一种基于电力电子变压器控制特性的交直流混合配电网状态估计方法。采用考虑换流器损耗的电力电子变压器稳态模型,构建了电力电子变压器与各个配电网的潮流分析模型。针对配电网中配置的数据冗余度较低的问题,提出了一种将电力电子设备的高精度控制能力作为伪量测信息,添加到状态估计量测系统中的方法。最后,在IEEE 33节点的修改算例上进行仿真计算,验证了所提出的状态估计方法的有效性,以及在精度方面的优势。     

流化床轴径向混合特性的数值研究

结合离散单元法模拟,引入Ashton混合指数动态跟踪流化床内物料混合进程。颗粒速度分布和气固流动特性分析显示,内部颗粒循环尺度是影响床内混合方式的重要因素。气泡以轴向上升运动为主,加之颗粒自重作用,床内颗粒循环贯穿整个床层高度,颗粒能够实现快速整体混合,轴向具有明显的对流混合特征;另一方面,气泡径向运动彼此约束,内部颗粒循环径向呈现区域化分布,不同区域间的颗粒横向运动受到抑制,以扩散混合为主;相同条件下,轴向混合速度是径向混合速度的3.5倍。模拟所得混合时间尺度与颗粒速度在量值上与相关文献试验结果具有良好的一致性。     

二元混合蒸气凝结液界面温度的计算

在竖直的非均匀温度场凝结表面上进行了二元混合蒸气的Marangoni凝结实验.实验结果表明表面传热系数与表面过冷度呈现具有峰值的非线性特性,气相质量浓度为1%的混合蒸气传热系数最高.为进行传热系数的理论计算,利用二元混合蒸气膜状凝结理论,计算了界面温度.结果表明:界面温度在过冷度为零时等于该浓度下的气相温度,随着过冷度的增大,界面温度逐渐下降,直至达到该浓度下的液相温度之后就不再随过冷度变化.对同一浓度而言,流速越大,达到液相温度所对应的过冷度也越大;达到液相温度所对应的过冷度随着压力的增大而减小.界面温度的计算为传热系数的理论计算提供了可能.     

基于小波变换的鼓泡流化床压力波动特性试验研究

以Fourier变换结果为基础,利用小波包变换的时频双局部化特性及滤波特性,多个尺度地对鼓泡床内不同高度测点的脉动信号进行分析,得出流化床内射流区、气泡生长区及非生长区内气泡能量的变化规律。     

木块在流化床气化炉内气化特性的试验研究

利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对城市生活垃圾中木块组分在不同的反应温度、不同的过量空气系数下进行了空气气化实验。分析了在流化床气化炉中,这些反应条件对木块转化为气化气的影响以及在不同的气化反应条件下,木块气化气成分、产气率、气化气热值及气化效率的变化规律。最后,提出了流化床城市生活垃圾气化熔融技术中一些有价值的运行参数范围。     

喷动流化床气固流动特性试验研究

在一喷动流化床冷态试验装置上,采用压力信号与快速摄像图像分析相结合的方法,研究喷动流化床气固流动特性;基于床内压力分布特征,提出将喷动流化床沿床高方向划分为3个流型区域:喷动段、鼓泡段和悬浮段,得出床内气固流动机理;研究并考察了喷动风、流化风速度对床层压降、空隙率、以及床内气、固内循环的影响,认为喷动风速度Us应低于最小喷动速度Ums,适当地增加流化风速度Uf,延长气体在床内的停留时间;增加流化风率有利于加强床内中心射流区和环形区气体的扩散和颗粒混合,提高气、固反应速率;喷动风速度对床内气、固内循环起着关键作用。     

基于小波模极大值的湍动流态化流型转变特性研究

在提升管直径为0．06m,高度为5rn的冷态流化床试验装置上,使用基于信号奇异性检测的小波模极大值法,研究鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变特性,获得相应的流型转变初始速度。使用压力波动平均振幅法和标准偏差法对压力波动信号进行分析,得到的转变初始速度相互之间的最大标准偏差为10．8％,说明这3种方法均能正确判断鼓泡流态化到湍动流态化的流型转变初始速度。与后两种方法相比,小波模极大值法有使用数据量少、分析速度快的优点。     

基于三端法的HHT行波故障测距研究

输电线行波故障定位的技术关键在于提高捕捉故障行波波头信号到达时间的精确度以及行波波速度的确定。小波变换(Wavelet Transform,WT)是目前主要采用的波头识别算法,而希尔伯特-黄变换(HilbertHuang Transform,HHT)作为分析非平稳和非线性信号一种强大的工具值得深入研究,文章提出了基于三端测距法的HHT行波测距方法。采用Simulink建立输电线路仿真模型,通过haar、db4小波和HHT分析对比,结果表明HHT能更有效地提高故障定位精度,且克服了小波变换需要选择小波基函数和分解尺度的缺点。     

基于状态转移矩阵的调度操作事故评级方法

为定性分析调度操作过程的危急程度,推动调度操作风险评估的工程应用,提出了基于状态转移矩阵的调度操作事故评级方法。综合考虑每一步操作可能发生的状态及后果,通过状态转移矩阵模拟操作过程,并以中国南方电网电力事故等级划分标准为风险等级评价基础,分别对调度操作状态后果进行等级划分、概率整合,最后得到整个过程的失败后果评价。通过实际案例详细介绍了该后果评级方法的具体流程,并验证了该评级技术的有效性。     

引进型300MW循环流化床锅炉冷态试验方法

以基于Alstom技术的引进型300 MW循环流化床锅炉为研究对象,对布风板阻力、临界流化风量的测量、两床平衡性试验、布风均匀性检查、二次风调平、回料阀与外置床等冷态试验的内容与方法进行了阐述,对同类型机组的调试与运行具有一定的参考价值。     

流化床中无烟煤与玉米芯混合燃烧排放特性研究

在流化床实验台上进行了福建无烟煤和玉米芯的混合燃烧排放实验,无烟煤和玉米芯混合后,NOx、SO2排放降低,其中NOx削减排放程度随玉米芯混合比例的增加而减小,而SO2的削减排放程度则较大;同时,CO的排放量随玉米芯混合比例的增加而急剧增加,如何降低燃烧过程中CO等未完全燃烧气体的排放量需要进一步探讨。     

回转干馏炉内抄板形式与双组元颗粒混合过程冷模数值研究

为了研究水平回转干馏炉内双组元颗粒的混合效果,采用离散单元法研究回转干馏炉抄板形式和干馏炉壁面周向线速度对双组元颗粒间混合程度的影响,并引入不同颗粒间接触数来衡量颗粒间的混合程度,以颗粒接触数动态跟踪颗粒间的混合程度。研究结果表明:当干馏炉内未设抄板时,大小颗粒发生分离,混合效果不好;干馏炉内设抄板时,抄板在周期性地"抄起–卸出"物料的过程中破坏原有颗粒间分离的机制,从而改善多组元颗粒混合效果。抄板形式和干馏炉壁面周向线速度在不同程度上影响颗粒间的混合,相同周向线速度下,干馏炉内设弯抄板时混合较优;周向线速度对混合的影响与抄板形式有关。对于设抄板的干馏炉内颗粒混合,需要综合考虑线速度和抄板形式来实现干馏炉内较优混合。     

基于大涡模拟的流化床内湍流燃烧特性研究

基于涡耗散概念燃烧模型思想,考虑小涡上的化学反应建立亚格子反应模型。分析了流化床内煤颗粒的流动与燃烧过程。模拟了出口处气体组分,采用亚格子反应模型的模拟结果更接近实验值。对于挥发分均相反应,给出了亚格子反应速率与总反应速率随颗粒浓度的分布特性,亚格子反应速率与总反应速率分布趋势基本一致,随着浓度的增加也有上升的趋势。亚格子反应速率占总反应速率的22%左右。对于碳燃烧异相反应,给出了采用亚格子反应模型与未采用亚格子反应模型模拟的反应速率随浓度的分布特性,考虑亚格子反应模型与未考虑亚格子反应模型的模拟结果趋势一致,随着浓度的增加反而有所降低,未考虑亚格子反应模型模拟的反应速率大约为采用亚格子反应模型模拟的80%。