管式布风流化床垃圾焚烧炉试验研究

设计了一个直接处理原生垃圾的管式布风流化床焚烧大型试验炉，并进行焚烧试验,研究垃圾的燃烧及排放特性.试验表明，该新型焚烧炉在处理原生垃圾时，具有良好的排渣性能和稳燃性能，在合适的工况下，该焚烧炉可保持较高的整体炉温，炉膛平均温度维持在900 ℃以上，燃烧效率可达96%以上，HCl、SO2、NOx、二噁英的原始排放体积分数分别为58 ×10-6、27×10-6、207×10-6，以及质量浓度为0.223 I TEQ n g/m3, 以上排放指标都达到或优于国家垃圾焚烧污染控制标准.此新型流化床焚烧技术不仅适合于处理热值较高的垃圾，也适合于处理低热值垃圾.     

气-固流化床内射流矩的混合特性

实验测试了矩内颗粒的线速度，空隙率分布和颗粒卷吸量。结果表明颗粒瞬时速度高达10m/s且与射流气速有一个数量级的滑移，由此证实了良好的混合与反应机理。     

流化床内细长颗粒＼惰性物料混合流化特性研究

将空气和惰性物料（石英砂）处理成连续相，采用欧拉方法计算，将细长颗粒（秸杆）视作离散相，采用拉格朗日方法追踪其运动轨迹，从而建立起固相分相模型．基于此模型数值研究了流化床内细长颗粒＼惰性物料混合流化特性．研究发现，在提升管内，由中心向壁面附近区域，细长颗粒的数量浓度有明显的增加；在充分发展区域，细长颗粒的数量浓度分布与...     

脉动流化床床层的膨胀与混合

本文分析了脉动流化床床层膨胀与混合的特点，认为对应于同样的气流量，脉动流化床的床层膨胀率要比普通流化提高，床层颗粒的偏析现象明显降低；推导了脉动床床层膨胀的数学模型。     

模拟增压流化床燃烧室启动特性的研究

在一座截面为 0 .6 6 4× 0 .6 5 6 m2 的常压流化床燃烧室内 ,进行了热烟气启动增压流化床的系统性模拟试验研究和理论分析 .研制了与中试 PEBC装置成缩小比例的风室结构 ,水冷布风板和启燃室等系统部件 .分别用徐州烟煤、阳泉无烟煤、常州卜弋贫煤和焦作无烟煤矸石混煤 ,试验了热烟气点燃流化床的煤种适应性 .研究了加煤床温、加煤速率、埋管受热面、静止床高、热烟气温度和流量等参数对启动过程的影响规律以及床层温升速率的变化 .得到了较翔实和完整的增压流化床锅炉启动系统的结构设计参数和启动过程的运行参数     

多孔球三相流化床流动特性研究

对多孔球为固相的三相流化床流动特性进行初步研究，讨论气体空塔流速、液体喷淋密度，填料静止高度等绎多孔球作固相的三相流化床流动特的影响，根据实验数据，用微机回归得最小流化速度，床层压降，床层膨胀高度的计算公式，并和空心圆球为固相的三相流化床流动特性作了比较。     

生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟

为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM(discrete element method)模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。     

MSWI-10型城市生活垃圾焚烧炉扩大化试验研究

针对城市生活垃圾处理问题,开发研制MSWI-10型城市生活垃圾焚烧炉系列装置．通过实际焚烧试验研究发现,系统在整个运行过程平稳连续,炉膛温度可达950-1150℃,气相旋风燃烧室温度达到1050-1200℃,运行负荷为80．14％;烟气中烟尘、CO、NOx 、HCl、Cd、Pb的排放浓度符合国家排放标准,基本实现了城市生活垃圾的无害化处理．该装置具有一定的推广价值．     

三相流化床的流动特性预测

在１ｍ塔径三相流化床冷态试验基础上，采用因次分析和相似准则对试验数据进行处理，得到一种用相似准数关联的三相流化床流动特性预测模型。比较分析表明，此模型具有较好的预测准确性，可用于不同塔径三相流动特性的预测，为三相流化床的工业放大提供指导。     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

流化床造粒过程层式生长的实验研究

通过在流化床中将碳酸钾溶液雾化后喷涂在处于流化状态的玻璃珠上，研究了流化床造粒过程的层式生长机理。考察了床层温度、流化气速及溶液浓度等对涂覆率的影响。结果表明在实验范围内，造粒过程为典型的层式生长过程，造粒时间对涂覆率影响较小。床层温度对涂覆率影响显著、流化气速及溶液浓度对涂覆率也有较大影响，而且均是非单调的。     

循环流化床锅炉中灰颗粒的演化特征

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。对多家循环流化床电站锅炉选用煤种和不同部位的灰进行取样,使用可视化显微仪,获取了粒度分布和灰颗粒的微观形貌特征。根据循环流化床锅炉内灰颗粒的机械强度和耐磨性能的不同,将灰颗粒归为三类不同性质的灰,以此为基点,分别采用固定床燃烧后冷态振动筛分的方法和流化床实验台热态流化后筛分的方法,对比分析了灰颗粒在燃烧过程中的演化特征。结果表明:三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。从而对循环流化床中的床料粒径分布的确定提供了理论依据。     

自我造粒型流化床中颗粒流态的试验测定

介绍了用高岭土染色制成颗粒示踪剂考察自我造粒型流化床颗粒流动规律的试验方法．用这种方法能比较直观地了解固体颗粒在流化床内部的混合和运动情况,并能通过流化床出口处示踪剂浓度变化掌握颗粒在流化床中的停留时间分布规律．文章根据试验数据的分析整理,提出了平推流——完全混合流串并联模型,该模型能较好地概括床中颗粒流动的一般规律     

垃圾和煤混烧流化床焚烧炉的二恶英排放质量平衡

为了研究二恶英的生成与消减情况,引入二恶英质量平衡的方法.建立某垃圾和煤混烧流化床焚烧炉的二恶英输入、输出质量平衡方程式,并在该焚烧炉中开展了多个运行工况条件下的烟气、灰渣中的二恶英质量浓度和质量分数检测试验.研究发现,由于“记忆效应”,掺煤燃烧产生的SO2对二恶英的抑制作用有延迟现象,垃圾和煤混烧能消减原生垃圾中的大部分二恶英,使焚烧系统输出的二恶英毒性质量远小于输入的二恶英毒性质量.还对比了国内外一些垃圾焚烧炉的二恶英排放质量平衡,发现垃圾和煤混烧流化床焚烧炉毒性二恶英的环境年排放量为-495.029～4.524 mg,比国内外报道中的垃圾焚烧炉更低,在一定程度上说明该焚烧炉可从总体上有效减少二恶英排放.     

基于主成分分析的垃圾焚烧炉运行和污染物排放分析

在杭州某150 t/d的循环流化床垃圾焚烧炉上试验研究了焚烧炉运行参数与污染物排放之间的关系.采用主成分分析（PCA）方法研究了各运行参数对燃烧过程中污染物排放的贡献,实现了高维复杂数据的降维,并分析了多环芳烃和典型无机污染物之间的关联性.结果表明,用2个主成分就可以描述原有变量80％以上的信息,主成分1保留了与温度相关的大部分变量以及给水压力和汽包压力的信息,主成分2主要提供了给水温度、总风量和主蒸汽压力的信息.多环芳烃各同系物在尾部烟道的生成途径是相同的,CO和多环芳烃之间存在强烈的关联,而SO2和NOx与多环芳烃的关联不大.     

流化床燃烧中煤含灰量对灰渣形成特性的影响

为了研究煤颗粒灰质量分数对煤在流化床燃烧过程中灰渣形成特性的影响,在一台小型流化床反应炉上进行煤的灰质量分数对灰渣形成特性的实验.按煤颗粒的灰质量分数,把义马烟煤分为6个颗粒组,并选用各颗粒组的3个粒径范围的煤颗粒进行燃烧实验,研究煤颗粒的灰质量分数对底渣质量分数、底渣与飞灰中的碳量质量分数和粒径分布的影响.结果表明,随着煤颗粒灰质量分数的增加,燃烧形成的底渣质量分数增加,而煤颗粒的燃尽率和飞灰中的碳质量分数都降低.在粒径和燃烧时间相同的条件下,随着颗粒灰质量分数的增加,底渣中留在本粒径档的颗粒质量分数明显增加,而细颗粒的质量分数明显减少.而颗粒灰质量分数对飞灰的粒径分布没有明显的影响.     

脉冲鼓泡床内鼓泡和颗粒混合特性的CFD-DEM数值模拟

基于FLUENT软件信息传递模式的MPI(message passing interface)并行计算平台,通过用户自定义函数(user-defined functions, UDFs)文件发展一种拟三维颗粒的计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)-离散单元法(discrete element method, DEM)耦合并行算法。采用该算法数值模拟了脉冲鼓泡床内气固两相流动,揭示了气相鼓泡特性和颗粒混合机制。数值模拟结果表明:该算法具有随计算节点数增加的良好扩展性能和加速性能;在鼓泡过程中,主流两侧的小尺度气流涡逐渐发展为双主涡;单气泡通过床层后,颗粒混合仅局限于射流触及区域;数值模拟结果与相关试验和数值模拟结果吻合较好,表明该并行算法能够较好的模拟稠密颗粒气固两相流中鼓泡和颗粒混合特性,为其在大规模并行集群上的应用奠定基础。     

偏置出口循环流化床内颗粒体积分数分布的测试

为了研究不同床体布置结构对循环流化床内气固流动特性的影响,在截面为0.35 m ×0.48 m、高4.9 m的循环流化床实验台上,以平均粒径为366.2 μm的玻璃珠为床料,采用PC6D反射式光纤探针对不同轴向高度截面上不同径向位置处的局部颗粒体积分数分布进行实验测量.采用数值插值和时序分析的方法对测量结果进行分析后发现：床内结构的布置对炉内气固两相流动的影响明显,底部炉膛单侧渐扩结造成颗粒体积分数的径向分布不均,后墙侧颗粒体积分数明显高于前墙侧;受炉膛矩形截面的影响,炉膛截面长边处的颗粒体积分数明显低于短边处的颗粒体积分数;稀相区偏置炉膛出口的布置破坏了炉内气固流动的环核结构,在炉膛左墙和后墙侧形成了颗粒的局部高体积分数分布.利用时序分析的方法对颗粒体积分数瞬时信号进行分析.结果表明,在该工况条件下炉膛底部的气固流动在微观结构上为不稳定的两相结构,在过渡段环核结构的交界位置气固作用最剧烈,颗粒体积分数波动较大.