循环流化床U型回料阀的特性

实验对循环流化床物料回送系统的关键部件——U型回料阀的工作特性进行了研究,具体研究了系统中循环流率与主床流化风速和松动风量的关系,以及通过改变U型阀横段开口尺寸,研究横段结构特征对U型阀返料特性的影响。当主床流化风速不变时,随着松动风量的增加,循环流率先线性增大,然后基本保持恒定;当松动风量一定时,系统的最大循环流率与主床流化风速基本为线性关系;实验中得出最佳孔口面积约为料腿截面面积的25%。     

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0. 14和0. 30 m/s,循环流率从50 kg/(m~2·s)提升到60 kg/(m~2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3. 5时,最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。     

带流动密封阀的循环流化床的研究

在自行设计的循环流化床装置中,测定了床层阻力特性、临界流化速度和带出速度,考察了流动密封阀充气量、流化床流化气速以及装料量对流动密封阀流动特性的影响。结果表明,临界流化速度和带出速度与装料量无关,装料量在700 g左右时,流化系统稳定性高。适度提高流化密封阀底部充气量、流化床流化气速和装料量能够提高物料循环流率。     

循环流化床二次风射流及床料粒径对流化特性的影响

NOx的生成控制与流化床流化特性及气固流动有关,而冷态试验能更直观地反映气固流动状态和流化效果,因此冷态试验的研究结果可为流化床脱硝反应热态试验的参数选取提供参考。前人研究大多使用窄筛分床料颗粒,且较多针对传统的墙式布置二次风,鲜有学者综合研究中心布置二次风的穿透性能及其对炉膛流化特性的影响。因此,在循环流化床冷态试验台上,研究了中心布置二次风和宽、窄筛分的床料对流化特性的影响,采用无量纲剩余温度、物料循环流率和表观颗粒体积分数来定量描述二次风穿透性能、物料循环效率和颗粒浓度的分布。结果表明:喷射高度附近的颗粒浓度会随二次风射流增大而增大。二次风喷射高度为15 cm时,在35 cm以下的密相区,二次风占比越大,颗粒浓度的增长越明显。增大二次风占比、提高二次风射流的速度、提高二次风射流的喷射位置等可以有效提高二次风射流的穿透性能。其中,当二次风喷射高度距炉膛底部5 cm处,射流穿透率为0.4;喷射高度为15 cm时,射流穿透率为0.84;当喷射高度继续上升10 cm后,射流穿透率达到1.0。造成这个现象的原因是越靠近炉膛底部,床料颗粒的浓度越大,二次风所受的阻力急剧增加。随着窄筛分床料的平均粒径减小,炉膛整体的压降上升,且压降会在炉膛更高位置趋于平稳,物料循环流率也随之提高。这说明更多的颗粒能够随流化风的扬析被带到炉膛外,进入分离器参与炉外循环。与窄筛分床料不同的是,床料组分中,细颗粒占比也决定了宽筛分床料的炉膛压降、颗粒浓度分布和物料循环流率等参数。细颗粒占比越高,炉膛压降和物料的循环流率越大。宽筛分中,平均粒径大的床料颗粒浓度分布和物料循环流率不一定小,这是由于试验风速下,300μm颗粒更易随流化风的扬折作用,被携带至炉膛出口。这部分细颗粒占比越高,造成颗粒浓度分布和物料循环流率越大,而粗颗粒更倾向于聚集在炉膛底部。     

采用双返料器的双循环流化床冷态实验研究

在采用双返料器的双循环流化床冷态实验系统中,测定了不同工况下的双返料器进出口压差、主床和副床物料循环率.对比单返料器冷态实验结果,分析了进出口压差对主床和副床物料循环率的影响.实验结果表明:采用双返料器后,主床和副床之间的互相影响明显减小;主床和副床流化风速变化引起的压力变化集中在双返料器下部,双返料上部压差相对稳定,...     

流化床内自由移动石墨球表面的传热系数

密相区内自由移动的煤颗粒表面传热系数是循环流化床锅炉设计和运行的重要参数。利用石墨球模拟煤颗粒,在小型流化床实验台上对由粒度较小的石英砂颗粒组成的密相区内自由移动的石墨球表面传热系数进行了测量。测量结果显示,随着流化风速的增加,石墨球表面传热系数首先升高,当流化风速达到某一临界值时,继续增大流化风速,传热系数将保持不变,从传热的角度证明了流化床内煤颗粒基本停留在乳化相内。在多数情况下,石墨球表面传热系数随床料粒度的增大而减小。而在较低流化风速的情况下,随着床料粒度的增大,石墨球表面传热系数呈先下降后升高的趋势。当流化风速和床料粒径保持不变时,石墨球表面传热系数随着石墨球直径的增大而减小,且下降的趋势随石墨球直径的增大而减弱。而随着床层高度的增加,石墨球表面传热系数将会略有升高。     

流化床内自由移动石墨球表面的传热系数

密相区内自由移动的煤颗粒表面传热系数是循环流化床锅炉设计和运行的重要参数。利用石墨球模拟煤颗粒,在小型流化床实验台上对由粒度较小的石英砂颗粒组成的密相区内自由移动的石墨球表面传热系数进行了测量。测量结果显示,随着流化风速的增加,石墨球表面传热系数首先升高,当流化风速达到某一临界值时,继续增大流化风速,传热系数将保持不变,从传热的角度证明了流化床内煤颗粒基本停留在乳化相内。在多数情况下,石墨球表面传热系数随床料粒度的增大而减小。而在较低流化风速的情况下,随着床料粒度的增大,石墨球表面传热系数呈先下降后升高的趋势。当流化风速和床料粒径保持不变时,石墨球表面传热系数随着石墨球直径的增大而减小,且下降的趋势随石墨球直径的增大而减弱。而随着床层高度的增加,石墨球表面传热系数将会略有 升高。     

在具有锥形料腿的循环流化床中流化CaCO3超细颗粒

根据粘附性颗粒在流化过程中形成的聚团具有较宽粒径分布并因此导致大聚团在流化床中沉积和死床的问题,提出了循环流化床的锥形回料系统设计. 该回料系统包括两部分：锥形料腿和带辅助进气的V型阀. 实验证明,锥形料腿通过提供变化的表观流化气速,克服了流化聚团沉积死床等现象;而V型阀的辅助进气,对于保证V型阀顺利输送粘附性颗粒具有关键性作用. 借助这种回料系统,实现了高粘附性超细CaCO3颗粒在循环流化床的稳定快速流化. 从提升管内部拍摄的照片显示,尽管提升管采用较高的流化气体速度,但超细CaCO3颗粒仍然是以聚团的形式被流化. 对在提升管不同高度采集的聚团分析表明,处于快速流化状态的CaCO3聚团的直径远小于传统流化床中聚团的直径,并且在提升管高度方向聚团直径没有较大的变化. 同时实验还显示,提升管轴向空隙率呈S型分布,而径向则体现环-核结构,具有典型的快速床特征.     

循环型高通量输送床的建立与控制

密相输送床气化和双流化床气化是基于循环型流化床反应器发展起来的两种新型煤和生物质气化技术,根据这两种技术对流动的要求,提出了在循环流化床的下行床底部耦合一段移动床,为输送床内的流动提供足够高的驱动压力而提高颗粒循环量的技术思想。在根据该思想而建立的直径90 mm的输送床实验装置上的实验研究表明,利用所提出的床型构造可在表观气速9.6 m•s^-1下实现400 kg•m^-2•s^-1的颗粒循环量。输送床的一次风速和移动床松动风速是影响颗粒循环量和输送床内颗粒浓度的主要因素,但循环量随输送床一次风速的增大而增加的走势弱于普通循环流化床。移动床松动风速在小于颗粒最小流化速度的范围内轻微变动即可显著改变颗粒循环量和输送床内颗粒浓度。在保持输送床总气速不变的前提下,通过二次风可在40%的比例范围内调节颗粒循环量,且调节作用随二次风位置的增高而减弱。     

六回路环形炉膛循环流化床试验研究

针对大型循环流化床锅炉存在的二次风穿透不佳、受热面布置困难等问题,提出了适用于600 MW等级及以上超(超)临界循环流化床锅炉的炉型——六回路环形炉膛循环流化床,并进行冷态试验研究,考查环形炉膛内气固流动特性和六回路间循环流率分布特性。结果表明:颗粒浓度沿环形炉膛高度的分布与矩形单炉膛相似,呈下浓上稀的指数型分布;随着流化速度的增大,炉膛下部密相区颗粒浓度减小,炉膛中上部和出口区域的颗粒浓度增大,各回路的循环流率均明显增大;随着静止料层高度的增大,整个炉膛高度的颗粒浓度都增大且高度越高处增幅越小;流化速度较低时循环流率不因静止料层高度的增大而变化,流化速度较高时循环流率随静止料层高度增大而稍有增大;六回路间循环流率的分布较均匀,设计工况下循环流率的相对偏差为4.5%;环形炉膛内环长边壁面悬吊屏对循环流率的大小和分布影响较小。     

60米高矩形截面循环流化床内物料分布冷态试验

为研究超高提升管内的气固流动特性,依托四川白马电厂600MW超临界循环流化床锅炉现有钢架,将原有60m高的提升管冷模试验台的上部20m改为矩形截面的循环流化床提升管试验台。本文重点研究了提升管流化风速对上部颗粒浓度的轴向/截面分布特性及其影响因素。试验结果表明：颗粒浓度和颗粒粒径的分布特性与流化风速和几何结构密切相关,在一定初始床料高度下,随着风速的增加,提升管上部的空隙率沿轴向先不变然后减少,并最终呈现倒C形分布;截面浓度从均匀分布逐渐变为近短边壁处的颗粒浓度要明显大于近长边壁处的不均匀分布;平均颗粒粒径则随风速的增加而增大,沿截面分布均匀,但是沿提升管高度方向平均颗粒粒径沿轴向会略微减小,且提升管上部近短边壁的颗粒粒径要稍小于近长边壁的。     

循环流化床作为生物质热解液化反应器的实验研究

总结了固体生物质热解液化装置－一套循环流化床反应器冷态实验的结果。以空气为介质,石英砂为床料,着重考察了循环量与气速、储料量、吹风量、吹风口位置及物料间的关系,得出在一定范围内,循环量随操作气速、Ｌ阀吹风量及储料量的增加而增加;随物料密度、粒径的增大和吹风位置的提高而减小。为热态实验寻找到最佳的操作条件和控制手段。对以木粉为物料的生物质热解油的产率和物性进行了分析。     

液固循环流化床的研究(Ⅰ)相含率及颗粒循环速率

在内径为140mm、高为3m的有机玻璃设备中对液固并流向上的循环流化床中两相流动特性进行了研究.相含率的研究表明,在循环流态化条件下,全床相含率轴向均匀分布;而径向具有显著的不均匀性,表现为中心区液相含率高,在r/R=0.7处液合率最低.颗粒循环速率的研究表明,在循环流态化区域,在一定的二次水流速下,颗粒循环速率不随总液速的改变而改变.由于在循环流态化下存在床层径向参数的不均匀性,因此床层的相合率与颗粒循环速率的关系与广义流态化方法预测的结果间存在差异,即在操作条件一定的情况下,床层内真实液合率比由广义流态化预测的低.     

增压导向式喷动流化床固体颗粒循环速率的关联

实验考察了喷动气速度、流化气速度、压力以及颗粒尺寸对增压导向式喷动流化床固体颗粒循环速率的影响规律,并归纳出关联式,为正在开发的第二代增压流化床联合循环发电系统(2GPFBC–CC)中关键部件—炭化炉的放大设计提供了帮助.     

Solid circulation and gas bypassing characteristics in a square internally circulating fluidized bed with draft tube

The effects of gas velocities to draft tube (26.64–52.54 cm/s) and to annulus section (8.14–11.84 cm/s) on solid circulation rate and gas bypassing fractions were determined in a square internally circulating fluidized bed reactor with an orifice-type square draft tube. The solid circulation rate and gas bypassing fraction from the annulus section to the draft tube increase but gas bypassing fraction from the draft tube to the annulus section decreases with increasing gas velocity to the draft tube. With increasing gas velocity to the annulus section, the solid circulation rate and gas bypassing fraction from the draft tube to the annulus section increase but, gas bypassing fraction from the annulus section to the draft tube decreases. The solids circulation rate was correlated with the pressure drop across the orifice and the opening area ratio based on the orifice theory. The gas bypassing fraction was correlated with gas velocities to the fluidized and the moving beds. Based on the gas bypassing fraction data, the gas flow rates across the orifice were correlated with gas velocities to the fluidized and the moving beds, opening area ratio, particle size and solids height in the bed.     

Intermixing of fluidizing gas streams in a compartmented circulating fluidized bed

The intermixing of fluidizing gas between the compartments of a compartmented circulating gas fluidized bed fitted with a V-valve and riser combination has been experimentally studied. The intermixing of fluidizing gas that flows co-current (cross flow) as well as counter-current (back flow) to the circulating solids has been investigated. At low aerations, gas cross flow increased proportionally with the increase in solid circulation rate. But at high aerations, gas cross flow increased with aeration even when solid circulation decreased. Studies on back flow of gas revealed some interesting observations. At high fluidizing bed height on upstream side back flow of V-valve, gas has been negligible. But at low upstream bed heights and low aeration in V-valve and riser back flow of V-valve, gas has been substantial.     

循环悬浮床内气固两相流动优化的实验研究

在截面尺寸为400 mm?400 mm的方形截面循环悬浮床冷态实验台架上，以空气为流化介质，平均粒径40 ?m的玻璃粉为循环物料，采用双光路光纤密度探头，测量了颗粒浓度随床底部进气结构、顶部结构和内构件等几何结构的不同而变化的规律；在改变表观气速和循环流率等操作参数的情况下测量了床内颗粒浓度的分布；根据部分测量结果分析了这些因素对边角处颗粒回流效应的影响. 结果表明，优化几何结构和选取合理的操作参数都可以提高烟气脱硫循环悬浮床内气固接触反应的脱硫效率.     

Characterization of dynamic behavior of a spout-fluid bed with Shannon entropy analysis

Differential pressure fluctuation time series were obtained at different locations in a two-dimensional spout-fluid bed with a cross section of 300 × 30 mm and height 2000 mm. Shannon entropy analysis of differential pressure fluctuations was developed to characterize the dynamic behavior. Effects of two important operating parameters (spouting gas velocity and fluidizing gas flow rate) on the Shannon entropy were examined. It was demonstrated that a spout-fluid bed at a high spouting gas velocity or fluidizing gas flow rate was a deterministic chaos system since the Shannon entropies at all bed locations increased sharply and asymmetric unstable flows occurred. Shannon entropies were found to be significantly different at various bed locations. Shannon entropies of different flow regimes were distinct, so they were used to identify the flow regimes. The results show that the Shannon entropy helps to grasp the complex characteristics of dynamic behavior in spout-fluid beds.     

循环流化床中颗粒振荡循环现象的实验研究

颗粒的循环特性是循环流化床研究的重点及热点之一,在建立颗粒循环时,颗粒循环由非稳态向稳态过渡。本文在循环流化床实验装置中,采用摄像法和压力检测法研究了不稳定颗粒循环条件下颗粒流动结构和各段压降的变化情况。首次发现了不稳定颗粒循环状态下的颗粒振荡循环现象及其具有的两个特征:下降段、提升段气固流动结构呈周期性变化;下降段压降p_d和提升段压降p_r周期性波动且p_d>p_r和p_dr交替出现。进一步对颗粒振荡循环过程进行受力分析,建立了颗粒振荡周期的计算公式。研究还发现在颗粒藏量一定的条件下,循环气流量或颗粒循环段阀门开度大于某一临界值时才能诱发颗粒振荡循环;颗粒振荡循环周期随着循环气流量的增大而增大,与阀门开度无关。研究结果为动态颗粒循环建立过程的研究奠定了基础,有助于快速地建立颗粒的稳定循环。     

操作条件对双循环回路变径提升管压降的影响

针对生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺,建立了具有双循环回路的变径提升管冷模实验装置. 提升管由下部具有较小床径、较高气速的气力输送区和上部具有较大床径、较低气速的快速流化区组成,循环物料可在提升管的下部和中部分别加入,形成主、副两个循环回路. 分析了系统主、副循环回路的压力平衡关系,研究了操作条件对提升管压降的影响. 结果发现,主、副循环回路的提升管压降均随表观气速的增加而降低;增加2个循环回路中任意一个固体循环速率时,将使另一循环回路的固体循环速率降低,但总固体循环速率和2个循环回路的提升管压降均升高. 2个循环回路相互影响并保持各自的压力平衡,在固体循环速率控制阀处,只有循环管端压力大于提升管端压力才能维持系统正常操作. 增加系统藏料量、循环管直径、副循环供料床高度和直径均有利于维持循环系统的正常操作.