基于图像处理技术的循环流化床流体动力特性的研究

综述了国内外循环流化床流体动力特性可视化研究的概况 ,对该领域研究的现状和结果进行了分析和总结。上海交通大学在流化床燃烧气固两相流可视化研究方面做了大量细致的工作 ,取得初步成果 ,文中对此做了评述。对于如何摄得清晰且可信度高的图像 ,如何通过二次开发对图像进行有效处理 ,获得定量信息 ,并进而建立可资应用的理论模型 ,是可视化研究的主攻关键和独到之处。参 1 1     

循环流化床内颗粒停留时间分布

为进一步了解循环流化床床内复杂的流体动力特性,在200mm×200mm的冷态循环流化床试验台上以从床料中筛分出来的某一粒径的颗粒为示踪颗粒,用脉冲加入示踪剂法直接测量了固体颗粒停留时间分布.对试验所得的固体颗粒停留时间分布曲线的分析明显表明床内存在着由于流体动力特性和几何结构引起的颗粒返混.基于循环流化床内特殊的核心-边壁区流体动力结构,建立了能描述循环流化床和下排气旋风分离器内固体颗粒流体动力特性及固体停留时分布的数学模型.该模型计算结果和实验数据吻合良好.     

循环流化床中气固两相流动特性的可视化研究

在自行设计并搭建的试验台上,利用CCD的图像快速采集功能,获得了不同气速下流化床内的流态图像,并用图像处理方法对这些原始图像进行了有效的处理。研究了贴壁回探流、气体局部扩散系数、局部空隙率随横向位置和高度的分布、气泡的上升速度,给出了实验中气泡边界曲线的分维数。实现了循环流化床内气固两相流体动力学特性的可视化,为图像处理技术应用到循环流化床作了有益的尝试。     

用于循环流化床的鳍片管束惯性分离器流动特性的研究

本文运用激光多普勒测速方法及数值模拟方法对于循环流化床的鳍片管束惯性分离器的流动动力特性进行了研究,得到了绕鳍片管流动的气流速度、湍流强度等参数的分布,并对试验和计算结果进行了分析讨论,为下一步对鳍片管束撞击式分离器的优化研究奠定了基础。     

循环流化床膜式壁附近气动力特性研究

在循环流化床冷态试验台架上，采用反射式光导纤维探针，分别测定了膜式壁鳍片和管子附近的局部颗粒浓度分布。引入时序分析方法对采样数据进行谱分析。通过研究对膜式壁附近颗粒的局部流动特性有了更深入的理解；在膜式壁附近存在颗粒流动的再分布过程，鳍片附近的下降流颗粒层比管子附近的稳定，矩形截面四个角上的下降流颗粒层类似于鳍片附近的情况而比较稳定，呈几乎连续不断的颗粒流。     

循环流化床锅炉静态特性分析

根据循环流化床锅炉的工作特点,结合已有研究,分析了循环流化床锅炉的静态特性,为循环流化床控制系统的设计、调试以及稳定运行提供必要的理论基础。     

常压循环流化床锅炉的稳态流体动力模型

本文建立了一个数学模型,以描述常压循环流化床锅炉在稳态燃烧下的气固流动特性。循环流化床炉室内的流动模型在密相区考虑了气泡相和乳化相的差别,在稀相区是构建在环核模型基础上的准二维模型,这样的一个流体动力模型为整体循环流化床锅炉的数学模型奠定了基础。     

内循环流化床气泡运动特性的可视化研究

城市固体废弃物焚烧过程中采用非均匀布风的内循环流化床，这种内循环流化床有其独有的特点，使用非均匀布风实现床料颗粒的大尺度回旋流动，内循环流化床气中气汽的运动特性直接影响着床料的回旋流动及床料的混合，因此，有必要研究内循环流化床中气泡的运动。该文采用可视化的方法研究气泡的运动轨迹及运动速度。     

循环流化床中垃圾的运动特性实验研究

以城市固体废弃物中可燃成分的主要代表物 ,塑料、纸张、铝箔片等为例 ,在 1个 2 5 0mm× 2 5 0mm× 2 40 0mm的循环流化床冷态实验台上对于垃圾的运动规律进行实验研究。实验结果表明 :垃圾中这些轻质物料在流化床中的运动很不规则 ,这些轻质物料一般要在床内上下运动多次直至进入旋风分离器 ,因此在床中的停留时间较长。循环流化床中固体颗粒浓度分布呈现明显的环核结构 ,即在中心区域物料浓度偏低 ,而在靠近壁面区域物料浓度较高。当在床内加入少量上述垃圾组分代表物时 ,床层空隙率以及床层压降变化不明显     

循环流化床锅炉燃煤的成灰和磨耗特性研究

循环流化床燃烧条件下煤的成灰磨耗特性是影响床的流化特性和锅炉整体性能的重要因素之一。把给煤在床内爆裂和燃尽引起的尺寸减损和颗粒的磨耗看成是相互独立的两个过程，利用静态燃烧然后冷态振筛的方法，可以得到成灰及磨耗参数。文章利用静态燃烧冷态振筛的方法研究了南京新苏热电厂煤样的成灰和磨耗特性，利用能量关联理论，得到了2mm振幅对应的流化风速5m／s时的流化磨耗速率常数。     

稻壳循环流化床燃烧特性研究

在一座循环流化床燃烧试验装置上进行了稻壳的燃烧试验.通过热重分析得到稻壳的着火特性.试验发现:稻壳在流化床燃烧中,飞灰含碳量较高,燃烧效率低于预期值.试验得到了二次风率、空气过剩系数、床温和一次风量等对飞灰含碳量的影响规律.结果表明,在空气过剩系数保持不变的条件下,随着二次风率的增加,飞灰含碳量呈下降趋势;随着空气过剩系数的增加,飞灰含碳量先减小后增大,存在一最佳值,使得飞灰含碳量最小;随着床温的增加,飞灰含碳量逐渐减小;随着一次风量的增加,飞灰含碳量呈上升趋势.     

图像处理在二维循环流化床瞬态射流长度测量中的应用

鼓泡的瞬态运动现象是流态化科学中的一个关键性的基础问题 ,由于流化床中鼓泡的瞬态运动一直未得到真正的解决 ,故自行设计并搭建了二维循环流化床 ,利用CCD的图像采集功能 ,对鼓泡瞬态运动进行可视化研究 ,应用小波分析方法对射流图像进行消噪和增强。处理后的图像效果较好 ,从而获得 3种表观气速下瞬态射流长度的实验数据。图像测定结果可信度较大 ,与Yang和Keairns(1 979)给出的经验公式计算的结果进行了比较 ,误差最大仅为 1 0 .5 %。     

煤泥循环流化床锅炉NOx排放特性研究

为有针对性地进行CFB(循环流化床锅炉)锅炉设计以及优化锅炉运行参数,需了解煤泥CFB燃烧NO_x排放特性及其影响因素。本文通过对一台20 t煤泥循环流化床锅炉进行相应的测试分析,得到NO_x排放浓度随床温和氧量的变化规律。研究结果表明,维持锅炉炉膛过量空气系数1.2,下料层床温由800℃升到935℃的过程中,NO_x浓度由296 mg/m~3上升到341 mg/m~3;维持下料层床温905℃,烟囱中部烟气氧含量由9.3%升到10.5%的过程中,NO_x排放浓度由285 mg/m~3上升至377 mg/m~3。在控制下料层床温和炉膛氧含量这两个参数条件下,可使得烟囱中部NO_x排放浓度水平整体降低,平均排放不高于250 mg/m~3,整体保持在300 mg/m~3以下,符合限定地区污染物排放要求。在一定运行参数范围内,NO_x排放浓度随下料层床温升高而增大,随氧量升高而增大。     

循环流化床颗粒湍动功率谱特性

循环流化床因其气固混合剧烈，气固相对滑移速度大，床内温度均一，而广泛应用于化工和能源领域。本文利用ＦＦＴ方法对循环流化床内的颗粒浓度、颗粒速度及颗粒动量３种时间序列进行了大量的概率分析及统计，系统地研究了循环流化床内颗粒湍动特性，研究结果将对循环床设计和运行产生重要影响。     

循环流化床锅炉动态运行特性模型研究

循环流化床锅炉由于其高效、低污染、燃料适应性强等优点 ,在热电行业内得到广泛的应用。其燃烧系统是一个分布参数、非线性、实变、多变量紧密耦合的对象。通过建立包括燃烧系统和汽水系统在内的总体数学模型 ,对 1台 2 2 0t/h循环流化床锅炉的动态特性进行了仿真计算。仿真结果表明 ,燃烧系统耦合性强 ,给煤量和送风量对床层温度和蒸汽温度都有明显影响 ;滞后时间大 ,燃料加入后 ,经较长的时间才会影响到主汽温度和床层温度的变化。研究结果为循环流化床锅炉燃烧控制系统设计和优化提供基础 ,为从根本上解决循环流化床锅炉燃烧控制系统自动投入率低的问题创造条件。     

循环流化床可视化研究初探

宽筛分流化床的流体动力学特性的研究,对于改善循环流化床的设计与运行具有重大的意义．简要介绍自行设计并搭建的试验台系统。利用ＣＣＤ的图像快速采集功能,获得了不同气速下床内的流态图像,并用图像处理方法对这些原始图像进行了有效的处理．实现循环流化床内空气动力学特性的可视化,为图像处理技术应用到循环流化床锅炉作了有益的尝试。     

循环流化床煤着火特性的试验研究

对不同煤种在循环流化床（CFB）条件下的着火温度进行了试验研究，分析了流化床条件下煤着火燃烧的特点，并对流化床煤的着火温度进行了公式拟合，提出了简单的计算方法。对燃烧无烟煤的CFB锅炉，建议采用启动煤点火。     

木屑在循环流化床中的流动特性研究

研究了冷态实验条件下木屑在内径0.28m、高10m的循环流化床中的流体力学特性。着重研究了表观气速U_g=1.81～2.26m/s、循环流率G_s=0.42～0.76kg/(m~2·s)的工况下木屑在循环流化床上升管中颗粒速度与床层空隙率的轴向及径向分布特点。实验发现:循环流化床的下降管中保持足够料高是木屑实现先定循环的必要条件;颗粒在上升管中的流动为典型的环-核结构;面积平均空隙率沿床高呈现先增大再减小的现象。通过将截面按径向位置r/R=0～0.71,0.71～0.93,0.93～1.00分为3个区域,分析了环区、核区和环核过渡区各自的床层空隙率以及颗粒速度沿床高变化的特点。     

300MW循环流化床锅炉热力特性的研究

为准确把握300 Mw循环流化床(CFB)锅炉的热力特性,针对目前国内3种典型300Mw CFB锅炉炉型,从炉膛、外置床的传热机理和传热计算角度出发,对不同炉型的热力特性进行了分析比较.结果表明:3种炉型CFB锅炉的热力特性均可满足蒸汽参数的要求,且热负荷分配合理.