污泥颗粒与河砂混合流化特性的实验研究

在内径f105 mm、高800 mm的冷态流化床实验装置上进行了污泥颗粒与河砂混合流化特性的实验研究,获得了污泥颗粒水分、污泥颗粒与河砂的质量比对混合物料的流化特性的影响规律. 实验结果表明,污泥颗粒的水分、污泥颗粒与河砂的质量比会影响混合物料的最小流化速度,也影响污泥颗粒与河砂混合的均匀程度. 污泥颗粒的质量比越大,混合物料的最小流化速度越大;污泥颗粒的水分含量越高,混合物料的最小流化速度也越大;污泥颗粒与河砂的质量比越接近1:1,越容易实现充分混合. 在对实验数据进行分析处理的基础上,提出了污泥颗粒与河砂混合物料的最小流化速度经验方程,为流化床污泥颗粒干燥工艺提供基础数据和设计依据.     

生物质焦与煤焦混合物的共流化实验研究

生物质与煤流化床共气化,其混合物料的流化实际上是两者焦的共流化,对其共流化行为特性的研究是共气化工艺过程的基础.实验考察了三种粒径的煤焦分别与两种粒径的玉米芯焦和甘蔗渣焦在不同混合比例下的共流化特性.结果表明,煤焦的加入可以明显改善生物质焦的流化效果,煤焦与生物质焦粒径和密度的差异以及表观气速均影响着混合物的混合分离程度.在实验中,对煤焦与玉米芯焦的混合物,煤焦的粒径普遍小于玉米芯焦的粒径,混合物的最小流化速度随煤焦的质量分数增大而减小,反之,呈现分离状态的物料,其最小流化速度随煤焦的质量分数增加而增加.     

石英砂二元混合颗粒初始流化过程的研究

在一套Φ300 mm×3000 mm的有机玻璃冷模流化床实验装置上,考察了石英砂二元混合颗粒的初始流化特性。所有二元混合颗粒均由颗粒密度相同但粒径不同的A、B、C、D四类颗粒组分两两按照一定质量分数混合而成。采用FXC-Ⅱ/32型压力巡检仪测得了不同轴向位置床层的压降曲线,得到了不同二元混合颗粒的起始流化过程特性曲线和起始流化速度。实验结果表明,两种颗粒组分平均粒径大小和差异及其组分质量分率对二元混合颗粒的起始流化特性具有显著影响。A类颗粒加入可显著改善B、C和D类颗粒的流化质量;C类颗粒加入量过大会使混合颗粒在流化过程中出现严重的沟流现象;当浮升组分(小颗粒)质量分数为0.4时,组分粒径差异较大的二元混合颗粒在流化过程中最容易发生完全分级现象;对于粒径差别较大的二元颗粒组分,床层最小流化速度随小颗粒组分的增多而下降,而对于具有较强颗粒间作用力组分的二元颗粒组分,床层最小流化速度则随小颗粒组分的增多而增大。根据实验数据对等密度BD二元混合颗粒的起始流化速度预测公式进行了修正,发现实验值与计算值吻合较好。     

生物质快速热解流化床反应器气力进料特性

为探究不同工况下热解流化床反应器的气力进料特性,设计并搭建了流化床反应器气力进料冷态试验装置。生物质原料和床料分别采用落叶松颗粒和石英砂颗粒,通过试验测得了本装置的最小流化速度,研究了流化气速、喷动气速、流量比、初始静床高、石英砂粒径、落叶松粒径对流化床反应器气力进料特性的影响。试验结果表明：流化气速和喷动气速的增加均会提高进料率;流化气使床料流化并为落叶松颗粒提供进料空间,喷动气为落叶松颗粒提供动能,并平衡一部分床层压力;落叶松与石英砂粒径的增加对进料效果不利;流量比在1.9~2.7范围内进料率高且稳定性好。本文构建了生物质、床料与气体的三相流物理及数学模型,开展试验对模型进行验证,结果表明其预测误差为±13%。     

声场强化微小流化床流动特性研究

在内径4.3mm微小流化床中,考察了声场对FCC及石英砂颗粒流化质量的影响。重点讨论了声压级与频率对微小流化床最小流化速度的影响。结果表明,声场能改善微小流化床流化质量。尤其对于51μm石英砂颗粒,声场可以使其消除沟流,实现稳定流化。声压越大,声场对微小流化床流化质量改善越明显。最小流化速度随声压增高呈单调下降趋势。相同声场条件下,声波对微小流化床最小流化速度数值降低幅度大于大尺度流化床。声场对微小流化床最小流化速度的影响存在最佳频率。但不同颗粒的最佳频率不同。内径4.3mm流化床,51,67,83μm石英砂颗粒与83μmFCC颗粒对应的最佳频率分别为90,90,140和140Hz。在一定的声压与频率下,声场可以降低最小流化速度约9%～21%。对于微小流化床,床径越小,则床层空隙率越大,越有利于实现外场强化,最小流化速度的降低幅度也逐渐增大。     

脱硫石膏流化特性的试验研究

以细颗粒脱硫石膏为对象,在冷态流化床试验装置上,研究了脱硫石膏及其与石英砂二元混合体系的流化性能,分析了表观流化速度、石英砂粒径和石英砂添加量对二元混合体系流化特性的影响。结果表明:随着石英砂粒径的减小和添加量的增加,脱硫石膏的颗粒团聚现象逐渐减弱,流化质量趋好;当石英砂的添加量80%时,其沟流现象很小;添加粒径为200μm~300μm的石英砂对脱硫石膏和石英砂组成的二元混合体系流化质量的改善效果更为显著,相应的二元混合体系临界流化速度由0.140 m·s~(-1)减小到0.075 m·s~(-1)。     

不同粒径电路板塑料颗流化特性

在内径56 mm、高1600 mm的冷态流化床实验装置上研究了不同粒径电路板塑料颗粒的流化特性,获得了粒径和颗粒类型对塑料颗粒流化特性的影响规律.实验结果表明,电路板塑料颗粒为Geldart A类颗粒时,粘性力大,塌落特性明显,流化性能较差,具有拟C类颗粒的流化特性;电路板塑料颗粒为B类颗粒时,塌落特征不明显,并且随着粒径的增大,最小流化速度也增大.通过比较不同公式对最小流化速度的计算结果发现,B类颗粒用Ergun公式得到的结果比其他公式更接近实验结果,b,c和d颗粒的理论最小流化速度分别为实验结果的94.5%,114%和91.8%,A类颗粒用3种公式得到的结果与实验结果均相差很大,需要进一步考虑粘性颗粒的受力情况,建立力平衡模型.     

碳纤维复合材料回收装置中物料停留时间研究

为保证所回收的碳纤维能及时有效地被排出,用EPE泡沫为示踪物料,在建立热氧裂解法回收碳纤维的装置上,用实验法测定了卧式流化床反应器的流化曲线。经分析流化曲线得出临界流化速度和带出速度并经公式计算确定了临界流化速度和带出速度,考察不同形状物料及混合物料在主反应器内的停留时间。结果表明,流化床内临界流化速度为0.15m/s,颗粒带出速度为0.24m/s;物料形状对其在床内停留时间影响较大;单一形状物料在流化床内停留时间由长到短依次为圆柱体、长方体和球体;球体物料最易排出;混合物料在床内停留时间由长到短依次为球体与圆柱体混合物料、长方体与球体混合物料和长方体与圆柱体混合物料;长方体与圆柱体混合物易排出;为使回收碳纤维尽快排出流化床,可采用长方体和圆柱体混合物料或单一的球形物料进行热试验研究。     

铁基载氧体与干化市政污泥二元混合物流化特性

化学链燃烧技术处置污泥可有效抑制有害气体排放,但干化污泥与铁基载氧体的物理性质相差较大,在流化床内会产生混合分离等问题。在内径(φ)为100 mm的有机玻璃冷态流化床装置上,进行了干化污泥与载氧体二元颗粒流化实验,讨论了颗粒粒径大小、干化污泥与载氧体质量比和操作风速对二元颗粒流化特性的影响。结果表明,污泥与平均粒径为0.66 mm的载氧体能实现混合流化,最小流化速度 和最小混合操作风速Um相等;污泥与平均粒径为1.46 mm的载氧体流化时,随操作风速增大,逐渐由分离流化状态过渡到混合流化状态,Um? ;污泥与平均粒径为2.43 mm的载氧体流化时,始终保持分离流化状态。基于提出的表征混合/分离流化状态的无量纲数Gd,当00.8时处于分离流化。     

微小流化床流化特性分析

在内径4.3, 5.5, 10.5, 15.5, 20.5和25.5 mm的6个气固微小流化床中,考察了石英砂和不同粒径的催化裂化催化剂的流化特性. 研究了流化床尺寸、颗粒及流化介质物性对微小流化床床层压降及最小流化速度的影响. 结果表明,不同颗粒及流化介质的微小流化床床层压降实验值均小于计算值. 传统的压降关联式不能直接用于微小流化床. 其最小流化速度随床径减小呈指数增大,在高径比1:1~3:1范围内,最小流化速度随料高增大近似呈线性增大,其增大速度随床径增大而变缓. 基于实验数据得出了微小流化床最小流化速度的关联式.     

稻草及热解半焦颗粒流化特性

研究了稻草及不同温度热解半焦颗粒在内径100 mm、高1000 mm的有机玻璃流化床中的流化特性. 结果表明,稻草颗粒无法单独流化,而其热解半焦颗粒可单独流化;半焦颗粒的最小流化速度随粒径增大而增大,与床层高度无关,筛分粒径为0.45~0.9, 0.18~0.45, 0.125~0.18 mm的半焦颗粒的最小流化速度分别为0.19, 0.16, 0.14 m/s;300~550℃温度范围内稻草热解半焦颗粒的流化特性无明显区别;半焦与稻草颗粒混合流化时,稻草颗粒不大于20%(w)时床层有较好的流化质量,混合颗粒的最小流化速度都随混合颗粒中稻草含量增大而增大.     

磷矿颗粒流态化特性的实验研究

在高1 m、内径42mm的流化床中,对粒径54-600 μm、密度2 252-2 665 kg/m3的磷矿颗粒的流态化特性进行实验研究.实验结果表明:磷矿颗粒粒径和密度对磷矿颗粒流态化行为有较大影响,床层膨胀比随着磷矿颗粒粒径的增大而逐渐减小.当磷矿颗粒属于Geldart B类颗粒时,流化较好;而当颗粒平均粒径为82 ...     

气固搅拌流化床压力脉动的小波分析

在内径188 mm、静床高400 mm的搅拌流化床中,采用Geldart D类颗粒为实验物料,通过小波分析研究了不同气速和搅拌桨转速下搅拌流化床的压力脉动行为.实验发现,搅拌桨的转动作用促使在普通流化床中不易散式流态化的D类颗粒形成了散式流态化.随着气速的增加,第1尺度的小波能量特征值在某一个气速范围内发生急剧变化,进而提出了将该气速范围的下限和上限分别定义为临界鼓泡速度和充分鼓泡速度的判据.随搅拌转速的增加,散式流态化的气速操作范围线性增加.在鼓泡流态化状态下,气速是流化床气泡行为的主导因素,搅拌桨转速的增加对气泡产生的频率无明显影响但可使气泡的直径变小.     

大差异双组分混合颗粒的最小流化特性

在一套f260 mm′2000 mm的有机玻璃实验装置中,对大差异双组分混合颗粒的最小流化特性进行了实验研究,得到了混合颗粒的流化曲线,由此给出了其起始流化速度、最小流化速度、临界分离速度、完全流化速度等特征速度. 实验结果表明,流化过程可分为4个阶段,即完全流化、大小颗粒分离、大颗粒静止小颗粒流化、固定床阶段,对应混合颗粒的3个状态：完全混合、部分混合部分分离、完全分离状态;混合颗粒的特征速度随小颗粒质量分率的增加而减小,且在小颗粒质量分率达到0.4~0.5后其减小的趋势减缓;混合颗粒的固定床阶段和完全流化阶段的床层空隙率及混合颗粒的体积收缩比在小颗粒质量分率为0.4时达到极值.     

Fluidization characteristics of printed circuit board plastic particles with different sizes

The experiments were carried out in a fluidized bed of 56 mm in diameter and 1 600 mm in height to determine the fluidization characteristics of four sizes of printed circuit board plastic (PCBP) particles. It indicates that the fluidization characteristics of PCBP particles depend on the average size and particle type. 123 µm PCBP particles (1#), belonging to Geldart A group with strong viscous force, whose fluidization behaviours was similar to those of Geldart C, was difficult to fluidize. Whereas, 275 µm (2#), 354 µm (3#), and 423 µm (4#) PCBP particles, belonging to Geldart B, were fluidized smoothly. The bed collapsing process is composed of three stages: the bubble escaping stage, the sedimentation stage, and the solid consolidation stage. The collapsing process of 1# PCBP particle lasts 6 s or long. 2#, 3#, and 4# PCBP particles, Geldart group B particles, collapse process consists of the bubble escaping stage and the solid consolidation stage. The minimum fluidization velocities from modified Ergun Equation were agreement with experimental data for 2#, 3#, and 4# PCBP particles.     

气-固微型流化床压降特性及最小流化速度的实验研究

在内径3～20 mm的4个气-固微型流化床中,分别考察了A类和B类两种类型颗粒的流化特性,同时研究了床几何结构、操作条件、物相性质等各因素对其最小流化速度的影响.结果 表明,气-固微型流化床中的床层压降特性与颗粒类型密切相关,不同的流动状态下两种类型颗粒的流动特性存在显著地差异.在固定床阶段,与B类颗粒相比,A类颗粒与...     

Nanoparticle fluidization and Geldart's classification

The behaviour of gas-particle interaction in a fluidized bed depends strongly on the size of the particles being fluidized. Fluidization characteristics of macro-sized particles, from several tens of microns to several millimetres, are well described by the Geldart [1973. Types of gas fluidization, Powder Technology 7, 285] classification. There is evidence that fluidization characteristics of nano-sized particles may be analysed by analogies to those of macro-sized particles. The aim of this paper is to look at whether the mechanism resulting in cohesive behaviour for macro-sized particles may be extended to nano-sized particles. Degussa Aerosil R974 powder, with a primary particle size of 12 nm, was fluidized using nitrogen in a cylindrical vessel, 50-mm-id and 900 mm in height. Characteristics of incipient fluidization are analysed in relation to variations in the initial packed bed conditions. Bed collapse experiments were performed and the results are used for assessing fluidization characteristics of the particles. It was found that nano-sized particles possess characteristics of both Group A and Group C of Geldart classification. Analysis shows that fluidization characteristics of nano-sized particles may be bridged to those of macro-sized particles through particle aggregation.     

The use of peat granules in a fluidized bed bioreactor

This study describes the particle characteristics and fluidized hydrodynamics of peat granules. Peat granules, moistened with water, are a potential packing material in a gas–solid fluidized bed bioreactor used for treating air pollution. Information on the fluidization of wet peat granules is lacking. In order to advance this new type of bioreactor and to scale up its design for industrial use, fluidization studies of suitable packing material are required. Using abiotic experiments, three sizes of peat granules have been fluidized with air and fluidization characteristics were observed at different superficial gas velocities. Relative to other biomass particles, peat granules have a high particle density and sphericity, which contributes to favourable fluidization behaviour, without gas channelling. Fluidization experiments demonstrate that as the mean size of peat particles increased, minimum fluidization velocity increased. Increasing the moisture content of the peat granules resulted in a transition from bubbling bed fluidization to poor fluidization behaviour. Other types of moist biomass particles such as sawdust are difficult to fluidize and typically exhibit Geldart group C behaviour. In contrast, it was observed that wet peat granules could be fluidized in a bubbling bed regime, typical of group B particles.     

Prediction of minimum fluidization velocity for vibrated fluidized bed

The prediction of minimum fluidization velocity for vibrated fluidized bed was performed. The Geldart group A and C particles were used as the fluidizing particles. The method based on Ergun equation was used to predict the minimum fluidization velocity. The calculated results were compared with the experimental data.The calculated results of minimum fluidization velocity are in good agreement with experimental data for Geldart group A particles. For group C particles, the difference between the calculated results and experimental data is large because of the formation of agglomerates. In this case, the determination of agglomerate diameter is considered to be necessary to predict the minimum fluidization velocity.