锯末和稻杆流化特性的试验研究

在D90mm×990mm有机玻璃制成的流化床中,对锯末、稻秆以及它们与几种惰性粒子组成的双组分混合物进行了试验研究,结果表明：锯末本身流化范围比较窄,与大于本身的粒子混合时,很容易出现分层现象,分层现象和混合质量比无关;与小粒径粒子混合时,流化情况可以得到改善,并且锯末的质量比越小,流化状态越好。长为0．8mm稻秆不能流化,与河沙混合时,稻秆的质量比小于10％,可以流化,高于10％时不容易流化：当与大粒径的粒子混合时,流化情况明显得到改善,质量比越小,流化情况越好。根据预测双组分混合物的最小流化速度公式计算,发现在生物质质量比较低的时候,试验值和预测值吻合较好。     

锯末和稻秆流化特性的试验研究

在D90mm×990mm有机玻璃制成的流化床中,对锯末、稻秆以及它们与几种惰性粒子组成的双组分混合物进行了试验研究,结果表明：锯末本身流化范围比较窄,与大于本身的粒子混合时,很容易出现分层现象,分层现象和混合质量比无关;与小粒径粒子混合时,流化情况可以得到改善,并且锯末的质量比越小,流化状态越好。长为0．8mm稻秆不能流化,与河沙混合时,稻秆的质量比小于10％,可以流化,高于10％时不容易流化：当与大粒径的粒子混合时,流化情况明显得到改善,质量比越小,流化情况越好。根据预测双组分混合物的最小流化速度公式计算,发现在生物质质量比较低的时候,试验值和预测值吻合较好。     

CFB密相区床料粒径分布对其横向扩散影响的CPFD模拟

该文运用基于计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法的barracuda 17.0软件,对尺寸为900mm×100mm×1200mm的准三维流化床的密相区大颗粒扩散行为进行模拟试验。模拟中,主要考虑在不同流化风速与不同示踪颗粒粒径的条件下,床料粒径分布对密相区中颗粒横向扩散系数的影响。模拟结果显示,宽筛分床内不同粒径颗粒分布十分均匀,无明显分层现象。流化风速及平均粒径相同条件下,单一床料粒径条件下得到的颗粒横向扩散系数略大于宽筛分条件下得到的结果;流化风速相同但床料平均粒径不同条件下,床料平均粒径为1 050μm床内获得的颗粒横向扩散系数要小于床料平均粒径为600μm床内得到的结果。     

喷动流化床颗粒混合特性的三维直接数值模拟

采用离散元方法,对喷动流化床内的颗粒混合特性进行了三维直接数值模拟。气相场采用欧拉方法,固相场采用拉格朗日方法;对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力;颗粒碰撞采用软球模型。模拟喷动流化床上下两层颗粒的运动和混合过程,揭示颗粒的混合机制,同时提出表征颗粒混合质量的重要特征参数,并考察了喷动气速和流化气速对颗粒混合的影响。结果表明：由喷动气射流带动而形成的颗粒内循环是颗粒混合的机制;增加喷动气速度和流化气速度均有助于颗粒混合,使颗粒达到完全混合的时间减少且混合更均匀。     

双支腿流化床压力脉动的递归分析

采用递归图系统研究了流化风速、床存量对双支腿流化床(DL-FB)内气固流动混沌特性的影响规律。DL-FB的宽、深和高分别为0.24、0.04和2.0 m,支腿高为0.16 m,使用粒径范围为0.25～0.28的玻璃珠作为床料。结果表明递归图可用于描述DL-FB内的气固两相流动的混沌特性,且DL-FB内的气固流动较单布风板流化床复杂。DL-FB系统熵随着流化气速的增加呈"M"型曲线变化。DL-FB系统随气速的增加会出现低速颗粒未交换段、低速颗粒交换起始段、颗粒交换段和颗粒悬浮段。床存量对系统熵的影响较大且没有明显规律。DL-FB内的压力脉动包含气泡行为和颗粒交换在半床间交换行为。     

双级料腿循环流化床中颗粒停留时间分布的研究

双级料腿循环流化床垃圾焚烧炉采用分级转化技术，燃烧前脱氯，有效解决了高温腐蚀和二噁英造成的二次污染。该文采用不同的大颗粒物料来模拟垃圾中的不同组分，在双料腿循环流化床试验台中研究了颗粒的停留时间分布。结果表明，影响大颗粒停留时间的主要因素是循环流率、表现流化气速、颗粒的密度和尺寸。循环流率增大，停留时间急剧降低。表观气速对停留时间影响较小。颗粒密度对停留时间的影响比尺寸要大。颗粒越轻，停留时间越短。根据实验结果，建立了两并联全混釜停留时间分布模型，模型计算结果与实验结果吻合较好。     

流化床气化炉气固两相流三维数值模拟

为了研究流化床内气固两相的流动特性,阐述了应用CFD软件Fluent进行流化床内气固两相流数值模拟的计算模型及数值方法,数值模拟选用双流体模型结合颗粒动力学进行流化床内三维的气固两相流模拟,并对数值模拟结果进行了分析.模拟结果表明,该计算模型能够研究流化床初始流化过程,分析某一瞬时颗粒轴向、径向固含率及速度场分布,研究单个气泡周围颗粒速度矢量.     

喷动流化床最小喷动流化速度智能拟合

在三维冷态试验台架上对喷动流化床最小喷动流化速度进行实验研究,分析喷动流化床主要工作参数,如静止床高、颗粒粒径、颗粒密度、喷口直径、流化气率对最小喷动流化速度的影响。在实验研究的基础上,利用最小二乘支持向量机对最小喷动流化速度与喷动流化床主要设计参数之间的数值关系进行智能拟合,并利用自适应遗传算法优化最小二乘支持向量机的参数。通过15个预测样本的检验,最小二乘支持向量机模型的拟合性能优于常用的经验公式以及神经网络。     

增压流化床热态临界流化速度的实验研究

在内径80 mm的加压热态流化床实验台上,测量不同粒径的石英砂和陶粒砂两类实验物料在压力（0.1～0.6 MPa）和温度（20～800℃）范围内的最小流化速度umf。实验结果表明：在相同的温度下,最小流化速度随压力的增加而减小,而在相同的压力下,温度对最小流化速度的影响随床料种类的不同而有明显的差别。较全面地总结了文献中已有的umf经验关联式,发现umf计算值与本实验值偏差较大。基于厄贡方程和文献中已有的关于最小流化空隙率的实验结论,给出了确定增压流化床热态最小流化速度的合理计算步骤。该方法的预测值和实验值的相对误差在10%以内,为增压流化床反应器的设计和运行提供较可靠的参考依据。     

棉秆在循环流化床中燃烧特性的实验研究

该文介绍了长度为10~100 mm棉秆与弱酸性床料的混合流化特性,主要研究流化风速和棉秆与床料不同配比对混合均匀度的影响。实验结果表明,10~100 mm棉秆与一定粒径分布的床料,质量配比为1~2%,流化数N>3时,能较均匀地混合流化,但流化数N> 7时,混合均匀度有所降低。棉秆与床料配比对混合均匀度也有影响,棉秆的质量配比越小,混合得越均匀,所以设计循环流化床锅炉时流化风速、静止床高要选择合理。在0.5 MW CFB实验装置上研究了纯棉秆燃烧时,流化速度、二次风率和棉秆给料量对炉内温度场分布的影响,结果表明,根据CFB实际运行参数,当流化速度为4~4.5 m/s时,尽管此时混合均匀度有所降低,但并没有影响到密相区稳定燃烧,其温度能够维持在830~870 ℃。实验后放出的底渣没有出现烧结现象,基本保持原来的形貌,说明弱酸性床料能够适合棉秆循环流化床燃烧。     

成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速研究

为了研究成型生物质颗粒与砂混合物的流化特性,在一个小型冷态鼓泡床试验台上进行一系列试验,得到不同砂粒径、不同掺混比下成型生物质颗粒与砂混合的初始流化风速。结果表明,混合物的初始流化风速随砂的粒径和生物质掺混比的增加而增加。提出一种适合计算生物质颗粒与砂混合物初始流化风速的方法,该方法可以预测生物质与砂混合物的初始流化风速。     

The influence of the gas-distributing grid diameter on the transition velocity and hydrodynamics of the bottom layer in circulating fluidized bed installations

The dependences of dimensionless fluidization velocities separating bubble, transition, and fast fluidization regimes on the properties of dispersed material for particles belonging to groups B and D (according to D. Geldart’s classification) are presented. Correspondence between the considered dependences and experimental data obtained by different researchers and their correlation with critical fluidization velocities and particle terminal velocities are shown. The hydrodynamic mechanisms governing the saturation of fluidized bed with bubbles on reaching the transition fluidization velocity in installations having different sizes are considered. Factors due to which a bottom bubble layer disappears in narrow installations and is retained on large-diameter grids in an intense channel forming mode are explained. Experimental data are presented from which it is seen that the bubble layer hydrodynamics depends on the gas-distributing grid diameter and that this diameter has an insignificant influence on the fluidization velocity during the transition from a bubble to fast fluidization regime.     

细长颗粒流化过程取向性的数值模拟研究

细长颗粒的循环流化在工业生产中具有非常广泛的应用背景。取向性是细长颗粒的一个重要特性，它对细长颗粒的循环流化具有重要的影响，但国内关于细长颗粒取向性特性的研究还处于起步阶段。文中根据实际冷态循环流化床的结构及运行参数，采用数值模拟方法，对床内的气固两相流场进行了模拟，发现并揭示了细长颗粒的取向性的一些特性。细长颗粒的取向性在水平方向上呈现出均匀性，在竖直方向上表现出较强的不均匀性。细长颗粒多以竖直方向的姿态在提升管内流动；流场风速越大，竖直姿态流动的颗粒数量百分比越大；床高增加，竖直姿态流动颗粒数量百分比略有减小；细长颗粒长径比对颗粒的取向性没有明显影响。     

Study of Conditions of Binary Particle Mixture Motion Applied to Chemical Looping Combustion of Fuel with Carbon Dioxide Capture

Chemical looping combustion and gasification of fuels with using metal oxides as oxygen carriers is a rapidly developing technology for capturing carbon dioxide. This technology is based on the use of interconnected reactors with a fluidized bed and circulating fluidized bed. Crucial in the technology is the reliable security of a high solid circulation rate between the reactors to maintain the desired temperature. When burning solid fuels, ash particles inevitably enter the metal oxide stream. This can lead to a change in the hydrodynamic parameters of an interconnected reactor system. In this paper, we present the results of an experimental study of fluidization conditions and hydrodynamics of a reactor with a circulating fluidized bed under motion conditions of binary mixtures of particles with different density. We also justified the conditions for simulating the particle sizes of heavy and light fractions as well as their mass in the reactor and a portion of a light fraction. We showed that, at a small addition of a light fraction, the minimum fluidization rate decreases markedly. Particle segregation was observed for large metal oxide particles, while light particles were found to be near the layer surface. The addition of a light fraction with a mass fraction of 3–12% does not significantly affect the mass flow profile of particles in a circulating fluidized bed reactor. The fractional composition of the particles in both the upward flow in the center and the downward stream near the walls of reactor is approximately the same. In the central part of the riser, the concentration of the light fraction was found to be slightly higher than its average value. The obtained results support the possibility of using the previously developed dependences for the calculation of hydrodynamics under motion conditions of binary mixtures of particles of different densities in the presence of a light fraction of 3–12%.     

循环流化床压力波动信号的局部奇异性检测

压力波动现象是研究气固流态化机理的重要线索。该文应用小波局部极大模方法分析循环流化床中的压力波动信号。通过对压力波动信号进行连续小波变换，提取小波局部极大模线，计算每条局部极大模线对应的Lipschitz指数α。可以采用负α均值表征循环流化床的动力学特征。文中深入讨论了信号获取和处理系统中诸因素(如数据点选取、测点高度、引压管长度等)的影响，同时分析了循环流化床运行状态(如表观气速、静床高、单组分系统和双组分系统)的影响。分析结果有助于深入理解循环流化床流动机理。     

Pneumatic transportation of dispersed medium through a vertical tube immersed into a fluidized bed

We discuss the technical problem of how to transport granular material in a vertical direction from the underlying section of a multistage apparatus containing a fluidized bed to an upper section through tubes immersed into the fluidized bed without additional expenditures of energy. The intensity with which the dispersed medium (a mixture of gas and fuel particles) moves through the tube and the mass flowrate of particles are determined by the ratio between the hydraulic resistances of dispersed medium inside the tube and of the fluidized bed outside of it. In turn, this ratio depends on the fluidization number W (W = w _s/w ₀, where w _s is the seepage velocity and w ₀ is the fluidization commencement velocity) and on the tube immersing depth into the bed.     

鼓泡流化床风帽压力波动特性分析

提出通过采集、分析流化床风帽压力波动信号的方法,实现对床内气固两相流状态监测。借助冷态鼓泡流化床实验台,对不同床层表观气速、不同床料粒径分布和不同静床高工况下采集到的风帽压力波动信号,进行小波分析,计算小波分解后不同频段重构信号的能量值及其占总能量的比值,采用Welch法对信号进行功率谱估计并获取信号的主频,分析运行工况变化对鼓泡流化床风帽压力波动特性的影响。结果发现,风帽压力波动信号低频信号的变化能够反映流化床运行工况变化时的气固流动状态变化,表明所提方法具有可行性,并可为进一步研究循环流化床风帽压力波动特性提供理论基础。     

快速流态化下烟气循环流化床脱硫数学模型

利用以工业石灰,粉煤灰和添加剂制备的高活性吸收剂在循环流化床上进行了脱硫实验,通过对床内流场和温度场的分析,建立了快速流态化下循环流化床的物理模型;在此基础上,针对床内喷水增湿活化脱硫时吸收剂的三种不同物态:新鲜干燥颗粒、干燥再循环颗粒、含水颗粒,分别建立了与之对应的表面覆盖模型、气固反应模型、浆滴脱硫模型;总结得到了快速流态化下烟气循环流化床总的脱硫模型;同时利用模型模拟了各种参数对脱硫效率的影响。经实验验证模型误差在5.2%以内,较以往模型具有更高的精度。该模型对于揭示在快速流态化下循环流化床脱硫过程具有重要意义。