高温鼓泡流化床的压力波动

在内径82mm，高1500mm的不锈钢流化床中，采用4种不同粒径加压流化床灰为实验物料，通过统计分析，功率谱分析和小波分析研究了流化床操作温度由室温至1000℃变化时压力波动行为。研究显示，灰在不同温度下随着流化数增加压力波动偏差增大。B类颗粒，流化数相同时，床层温度升高，压力波动标准偏差减小不明显。D类灰，当流化数相同时，床层温度升高使得压力波动标准偏差减小。在同样的温度下，随着流化数的增加，主频减小。高温鼓泡流化床压力波动信号包含低频成份和高频分份，高频成份较小。压力信号通过离散小皮变换可分解为5尺度的近似信号和1到5尺度的细节信号，5尺度细节信号图上幅值大于平均幅值的尖峰数代表了气泡生成数。     

高温流化床的流化特性及结焦非流化行为

在 8 0 mm× 30 mm和 80 mm× 10 mm石英流化床中 ,以低温粘结的高密度聚乙烯和聚丙烯 ,高温粘结的玻璃珠为实验物料 ,研究了高温流化床的流化特性及高温下物料结焦产生的非流化行为。结果表明 ,在本文实验条件下 ,Geldart A、B类高温表面粘结物料 ,床层温度小于其最小粘结温度时 ,床层温度增大 ,颗粒的最小流化速度减小 ;Geldart D类高温表面粘结物料的最小流化速度随温度增加而增大。得出了不同温度下颗粒最小流化速度预测式。床层温度大于最小粘结温度时 ,流化床需在较高的表观气速下才能保持流化 ,床层温度愈高床层流化所需的表观气速越大。研究同时发现 ,颗粒物料的粒径减小 ,流化颗粒的最小粘结温度减小。     

内循环流化床大颗粒运动特性实验

内循环流化床能够有效组织颗粒在床内的运动,具有广泛的工业用途。采用荧光大颗粒示踪,运用图像处理法,在二维流化床实验台上,研究了流化风速、静止床层高度等参数对床内大颗粒的速度分布概率以及循环时间的影响。结果表明:提高流化风速和静止床层高度,循环口两侧差压增大,颗粒内循环流率增大,循环时间变短。颗粒横向和纵向速度分布概率的特征显著不同。在低速床中,颗粒纵向速度超过50%分布在负值区域,表现出明显的向下运动的特征。     

50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态流动和磨损规律的数值模拟

采用欧拉双流体模型进行了50MW生物质循环流化床锅炉三维冷态数值模拟,研究了炉内气-固两相的速度场分布规律,并对炉内磨损进行了计算与分析.结果表明:数值模拟得到的床层压力分布与现场测量得到的床层压力分布有良好的一致性;流化床前后墙壁面不同截面处的固相颗粒体积分数呈现上稀下浓的分布,整体上接近S型分布;前、后墙磨损量最大位置均出现在y=0.95m左右的位置,且前墙所受的磨损大于后墙.     

双循环流化床颗粒循环流率的冷态实验研究与预测

在自行搭建的双循环流化床冷态实验系统上研究了鼓泡床静床层高度、颗粒平均粒径、鼓泡床流化风速、快速床总流化风速及一次风量比例等控制参数对颗粒循环流率的影响,提出了基于上述控制参数的颗粒循环流率计算关联式。结果表明:随着鼓泡床流化风速的增加,颗粒循环流率变化不明显;随着快速床中一次风量比例和总流化风速的增加,颗粒循环流率均增大,当一次风量比例和总流化风速达到一定值后,颗粒循环流率的增幅逐渐变缓;颗粒循环流率随着静床层高度的增加而增大,随颗粒平均粒径的增大而减小,且颗粒平均粒径的影响程度较大;所提出的关联式能够较好地预测颗粒循环流率。     

非均匀布风内循环流化床中气泡特性的可视化研究

采用数字图像处理技术对非均匀布风内循环流化床中气泡形状、气泡尺寸沿床层高度方向的变化、气泡运动轨迹及气泡上升速度等特性进行了可视化研究。结果表明:非均匀布风内循环流化床中只在高风速区产生大量向上运动的气泡;气泡沿床层上升,气泡形状逐渐向水平方向发展,且气泡尺寸增大;气泡在上升过程中存在横向偏移,增大高风速区流化速度,气泡横向偏移量增大;沿床层高度方向,气泡运动速度有较大波动,为非均匀布风内循环流化床的设计和运行提供了科学依据和理论基础。     

基于灰颗粒的物理特性为分类原则的试验研究

循环流化床(CFB)锅炉炉内的燃烧及传热与炉内床料的状态密切相关,而炉内床料主要是由燃煤含有的矿物组分经过燃烧、爆裂和磨耗过程形成的。文中对6种煤样在固定床燃烧后,使用可视化显微仪,获取了灰颗粒的微观形貌特征,根据灰颗粒的机械强度和耐磨性能的不同,将灰颗粒定义为3类不同性质的灰。以此为基点,采用固定床燃烧后冷态振动筛分和流化床实验台热态流化后筛分的方法,研究了不同燃烧温度下升温速率对灰颗粒粒径变化的影响,以及不同燃烧温度下燃烧时间对灰颗粒粒径变化的影响,推演了不同煤样在燃烧过程中的演化特征。结果表明:3类灰颗粒在不同的燃烧温度和时间的演化过程存在明显的不同,从而为预测循环流化床中的床料粒径分布提供了理论依据。     

高炉熔渣颗粒流态化气固换热实验研究

针对液态高炉熔渣干法粒化后熔渣属于大颗粒物料,在流化床中的流动与传热规律有其独特的特点,本文搭建了气固流化床的实验台,对粒化后的高炉熔渣在流化床内的流动特性和换热特性进行实现研究。实验表明,在流化床埋管附近区域,随着风速增大,颗粒浓度减小。流化风速在1.06～1.33m/s时,床层压降维持在10kPa左右。当换热温差恒定时,床层与埋管间的换热系数基本保持恒定,受风速的影响很小,并且风速越小越有利于维持床温。实验结果可供开展高炉渣干法粒化及其余热利用参考。     

图像法用于管式布风流化床流化特性的研究

设计了管式布风流化床的布风装置,应用图像测速法研究了流化床内不同控制区域的流化特征。结果表明单管控制区沿纵向高度分成三个阶段：堆积死角区域、横向混合区域和充分发展区域;管间区域内颗粒呈左右对称的45°方向运动。在流化风速提高时,颗粒速度提高,横向混合加剧。在两层布风管中间,布风以气泡形式通过床层,加强了颗粒的运动和热交换,为渣的排出和冷却提供了条件。     

酒糟在流化床中燃烧特性的试验研究

利用X射线荧光光谱仪、灰熔点仪和热重分析仪等对酒糟的灰成分、灰熔点及着火温度进行了测试,并在小型流化床试验台上进行了酒糟燃烧试验,对不同含水率酒糟的着火特性、烧结特性和NOx排放质量浓度进行了研究.结果表明:酒糟灰中K2O和Na2O的含量很低,只有4.936%;酒糟灰的软化温度较高,高于1 290℃;干燥酒糟的挥发分较高,高于250℃就能够着火燃烧;当石英砂的平均粒径为300μm、流化床内的流化速度大于0.36m/s时,流化状况良好;在900℃下,酒糟在石英砂流化床中燃烧不会出现烧结现象;在不同的燃烧温度下,NOx排放质量浓度均较大,且随着燃烧温度的升高而增大;酒糟可以在石英砂流化床中燃烧,且燃尽效果良好.     

流化床燃烧煤的成灰磨耗特性

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。将煤在床内爆裂和燃尽引起的尺寸减损和颗粒的磨耗视为相互独立的两个过程，利用静态燃烧然后冷态流化的方法，得到成灰与磨耗参数，提出煤种的本征成灰数据概念，认为煤种的本征成灰数据应视为只与煤种本身特性有关的燃料特性参数，建议将其作为设计循环流化床锅炉的燃料数据。     

Some issues in modelling methane catalytic decomposition in fluidized bed reactors

This paper reports a model of fluidized bed thermo-catalytic decomposition (TCD) of methane. The novelty of the model consists of taking into account the occurrence of different competitive phenomena: methane catalytic decomposition, catalyst deactivation due to carbon deposition on the catalyst particles and their reactivation by means of carbon attrition. Comparison between theoretical and experimental data shows the capability of the present model to predict methane conversion and deactivation time during the process. The model demonstrates to be also a useful tool to investigate the role played by operative parameters such as fluidizing gas velocity, temperature, size and type of the catalyst. In particular, the model results have been finalized to characterize the attrition phenomena as a novel strategy in catalyst regeneration.     

油页岩及半焦混合燃烧的燃尽特性

油页岩是一种高灰分、高挥发分、低热值的劣质燃料,不适合通常的燃烧方式,而将其作为循环流化床锅炉燃料是适宜的.采用收缩核模型对油页岩燃烧过程进行理论分析,通过在自行搭建的流化床试验台上对桦句油页岩及半焦混合燃烧燃尽特性进行试验研究.分析了不同床层温度、流化速度、混合比等因素对燃尽规律的影响.结果表明:提高床层温度,增大流化速度和混合比,有助于减少燃尽时间;整个燃烧过程更接近于化学动力控制.     

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.     

单颗粒海藻在流化床内燃烧试验及灰色关联分析

在流化床内进行了单颗粒海藻(条浒苔)的燃烧试验,研究了床高、床温和流化风速对条浒苔颗粒燃烧后剩余质量和固定碳残留率的影响,并对各因素的影响程度进行了灰色关联分析.结果表明:床温和流化风速对条浒苔颗粒燃烧后剩余质量和固定碳残留率的影响较大,而床高对其的影响较小;各工况因素影响固定碳燃尽的主次依次为:床温>流化数>床高,在研究工况范围内床温是影响燃烧的最主要因素.     

A Model for Agglomeration in Bio-fuel Fired Fluidized Bed

A mathematical model has been developed to describe the agglomeration process in bio-fuel fired fluidized bed combustor. Based on the balance mechanism of the adhesive force caused by liquid bonding between two parti- cles and the breaking force induced by bubbles in the fiuidized bed, the model considers modified Urbain model and chemical equilibrium calculations using FactSage modeling. This model prediction accounts for the evolve- ment of the adhesive and breaking forces, and clearly demonstrates that the different composition of ash, the in- creasing liquid phase matter and the fiuidization velocity cause defluidization in fluidized bed. In this model, it is the first time to hypothesize that the bonding stress between two particles is proportional to mass fraction of liq- uid phase and inversely proportional to the diameter of particles and viscosity of liquid phase. The defluidization time calculated by this model shows good agreement with that from the experimental data.     

Combustion of isolated bubbles in an elevated-temperature fluidized bed

Combustion of isolated bubbles was investigated with a laboratory-scale fluidized-bed reactor. Two different combinations of oxygen and argon were employed as the fluidizing gas. Single bubbles of methane were injected into an incipiently fluidized bed maintained at elevated temperatures. Gas composition inside the bubbles was measured using a suction probe connected to an on-line mass spectrometer, and the temperature of the bubbles was monitored using a fast-response thermocouple. The effects of bed particle type, particle size, bubble size, bed temperature, and oxygen concentration in the emulsion phase were examined for bed temperatures between 923 and 1203 K. A theoretical model of homogeneous combustion within the bubble phase was developed for comparison to the experimental results. The model accounted for the heat and mass transfer between bubble and emulsion phases, but only considered combustion within the bubble. The results indicated that small bubble size and high oxygen concentrations in the emulsion phase enhanced bubble-phase combustion. The bed temperature also proved to be an important parameter, with higher temperatures promoting bubble combustion, but unlike some other investigations, no critical ignition temperatures were observed in either experiments or model results. The fluidized bed's particle size and particle composition influence the heat and mass-transfer coefficients, and therefore the bubble-phase combustion, but these have a smaller influence than bed temperature and bubble size. Model results for bubble-phase gas composition and temperature compared favorably with the experimental measurements.     

大型复合床式低倍率循环流化床热水锅炉的开发设想

全面分析了目前运行的大型循环流化床热水锅炉存在的问题,提出了采用塔式布置、多床复合、低流化风速、低循环倍率、低温气固分离等技术措施来实现循环流化床热水锅炉大型化的技术思想,并介绍了据此开发大型复合床式低倍率循环流化床热水锅炉的技术原理和结构特点。     

CFB锅炉内物料停留时间的模型研究

提出了颗粒停留时间概念,将物料进行粒径和年龄的分档,并通过模型计算出各个粒径档的停留时间分布。推导的停留时间与用床存量除以物料给进率所得的停留时间概念上相符合,但更深刻地反映了同一粒度的物料在床内的停留时间并不相同,并以此为基础对CFB锅炉内的物料停留时间分布进行了模型计算,模型同时研究了不同运行参数对颗粒停留时间的影响。