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。     

可视化鼓泡流化床内颗粒流动特性的实验研究

为研究生物质在鼓泡流化床热解过程中床料与生物质颗粒的混合流动特性,设计制造了可以进行可视化流场研究的透明流化床实验台。以20~40目石英砂为床料,利用高速摄影仪对50,80,110 mm 3种静止床层高度下的流动特性进行了可视化研究,获得了不同床高对床层压降、稀相区高度以及气泡大小的影响规律。研究结果表明,床层高度为80 mm时,床层压降波动小,气泡形成均匀,无大气泡产生,整体流化效果最好。以石英砂和玉米秸颗粒为原料,利用PIV技术,在操作风速为0.56,0.69,0.82 m/s,混合质量比为20∶1,30∶1,40∶1的工况下进行实验,获得了操作风速以及混合质量比对颗粒横向速度及纵向速度分布的影响。研究结果发现:随着表观风速的增加,其横向速度整体增加平缓,中心区粒子总体表现横向速度较小,过渡区粒子流动复杂;轴向速度增加较大,中心区上升颗粒的数量增加,中心区颗粒纵向速度比边壁区增加明显;石英砂与玉米秸颗粒的质量比越大,颗粒横向速度略微增加,中心区向上流动的颗粒及纵向速度显著增加,纵向速度分布更加分散。     

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。     

隔板式内循环流化床的流动特性研究

以石英砂和稻壳为实验床料,在隔板式内循环流化床气化炉冷态实验装置上对颗粒的内循环流动特性进行了研究,考察了高速区和低速区的流化速度、结构尺寸和侧风量等对颗粒内循环流动的影响.结果表明:在保持低速区流化速度一定的条件下,随着高速区风速增大,颗粒循环量先增大后减小;流化速度不变的条件下,颗粒循环量随孔口和侧风量的增大而增加,但增加趋势逐渐变缓.实验给出了合理的运行设计参数.通过实验数据回归,得到了石英砂和稻壳通过隔板式内循环流化床孔口的颗粒循环量关联式,计算结果与实验值误差分别小于6%和14%,能较好地预测孔口颗粒流动.     

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。     

气固流化床内颗粒的内循环特性的研究

分析了气固流化床内颗粒内循环产生的原因,进而,分析了流化床气体速度,静态床层高度,颗粒粒径以及压力对颗凿内循环的影响。当流化床循环增强;而压力增大将使颗粒的内循环减弱。当颗粒的内循环增强时,流化床的脉冲信号（温度,浓度和灰度等）响应曲线的振荡加剧,流化床内颗粒的横向混合将得到改善。     

新型环形喷动床的喷动机制与喷动特性

在传统喷动床的基础上,设计出一种多喷口环形喷动形式的新型喷动床.实验研究了喷口型式、喷口速度、颗粒类型对这种喷动床床内密相喷动流化区高度、可喷动静止床层高度及床层压降等参数的影响情况.结果表明:颗粒在床内的喷动形式沿床高方向呈现独特分区现象;随着喷口速度的增加,密相喷动高度和可喷动静止床层高度也相应增加;在同样的静止床层高度的情况下,直向型式的喷口更易形成喷动,床层的最小喷动速度几乎与静止床层高度呈线性关系;当床内形成较稳定的喷动后,床层压降随喷口速度的变化不明显,可视为常数.     

循环流化床布风方式对颗粒循环流率的影响

在带中心提升管的内循环流化床冷态试验台上,针对锥形和平板形2种布风板布置方式下各控制参数对循环流率的影响进行了试验研究．结果表明：锥形布风板上的临界全部流化速度明显大于物料临界流化速度;随着气化室和提升管内风速的增加,循环流率增大,但增大的速率逐渐降低;气化室和提升管内风速以及料层高度对锥形布风板下循环流率的影响大于平板形布风板,但是物料粒径对锥形布风板循环流化床循环流率的影响却小于平板形布风板．     

循环流化床锅炉密相区内颗粒的横向扩散研究

以热粒子作为示踪粒子,用热电偶测量示踪粒子沿径向的变化,在长900mm、宽100mm、高5200mm的循环流化床密相区进行了颗粒的横向扩散的研究。循环流化床密相区内颗粒横向扩散可用一维扩散模型来描述,模型的计算结果与实验数据吻合很好。根据实验数据拟和得到颗粒的横向扩散系数Dsr,实验表明随着流化风速的增大和静止床高的增高,横向扩散系数Dsr增大;随颗粒粒径的增大,横向扩散系数Dsr减小。最后给出了以流化风速、静止床高和颗粒粒径为影响因素的横向扩散系数Dsr的经验式。     

循环流化床内颗粒混合特性的数值模拟

为了更好地研究循环流化床内颗粒的混合行为和揭示颗粒的混合机理,将离散单元法和计算流体力学相结合,对床内颗粒的轴向混合与径向混合过程进行了数值模拟.从气体和颗粒运动速度的角度将轴向混合与径向混合结合起来,对床内颗粒的整体混合过程进行了分析,并采用颗粒特征浓度标准差对颗粒的混合程度进行了定量评价,通过数值模拟得到了床内气体的速度场、颗粒的速度场和体积分数分布.结果表明:颗粒与气体的速度分布趋势基本一致,床内呈现上部稀相下部密相;颗粒的轴向混合效果优于径向混合效果,增大流化风速有助于加速颗粒的混合,且颗粒轴向混合对流化风速的敏感性低于径向混合.