气固流化床中声发射和结块定位

利用声发射检测技术,结合能量分析,实现了气固流化床内黏壁结块（静结块）的实时监控.通过单颗粒撞击有机玻璃板实验,建立了聚乙烯颗粒撞击有机玻璃的声波衰减方程,确定了声波的有效传播距离.通过150 mm冷模装置实验,分别考察了黏壁结块前后聚乙烯颗粒碰撞壁面产生声发射信号能量的轴向及周向变化,获得了气固流化床黏壁结块定位的判据,即以正常流化时声能量分布为基准,当实时监控的声能量轴向分布出现异常的低谷时,低谷所在的区间减去声波有效传播距离所得的区间为黏壁结块的轴向位置;而当声能量周向分布失去整体对称性、平均能量明显减小、标准偏差显著增大时,黏壁结块产生,而声能量小于平均值、且绝对相对误差明显大于正常流化的连续区域即为黏壁结块的周向位置     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

有机硅单体合成流化床的流化特性模拟研究

利用双流体模型对有机硅单体合成流化床进行模拟，研究在一定开孔率下不同气速与不同粒级硅粉对流化特性的影响.在此基础上，进一步探讨硅粉的粒径与分布板开孔率之间的关系，为工艺参数与分布板开孔率的选择提供理论指导.结果表明：入口气速为1.1 U_mf、硅粉粒径为4.67×10^-5 m时颗粒流态更加稳定，有助于气固混合；分布板开孔率与硅粉粒径负相关，用低开孔率的分布板流化较大粒径的硅粉，高开孔率的分布板流化较小粒径的硅粉，有助气固混合均匀，提高流化质量.     

非均匀风下流线型箱梁悬索桥静风稳定性分析

大跨度悬索桥结构轻柔,风致响应明显。借助有限元方法,考虑悬索桥的几何非线性和位移荷载非线性,对非均风攻角来流沿主梁对称分布和非对称分布以及非均匀风速来流沿主梁对称分布和非对称分布时悬索桥的非线性静风稳定性展开研究。结果表明:正攻角来流会降低桥梁的静风失稳临界风速,负攻角来流有利于桥梁抵抗静风失稳,且负攻角来流对桥梁的静风稳定性影响程度比正攻角来流影响程度大;非均匀风攻角来流非对称分布时,可由小风攻角来流确定的静风失稳临界风速作为稳定性判断依据,非均匀风攻角来流对称分布时,可以选择平均攻角来流衡量桥梁的静风稳定性。非均匀风速来流对桥梁的静风稳定性有不利影响,且非均匀风速来流对称分布时的影响比非均匀风速来流非对称分布时的影响更大。在不同初始攻角下,这类来流对桥梁静风稳定性有着相似的影响,桥梁的静风失稳临界风速均随着风速非均匀程度增大而减小。     

次生布风条件下气固重介质流化床褐煤分选提质研究

以0.074~0.300mm宽粒级磁铁矿粉为加重质,多种粒级石英砂为次生布风床层物料,研究了气固重介质流化床的床层膨胀特性、流化特性和密度分布特性.结果表明:石英砂平均直径越小,流化时的床层压降越小.当流化数为1.1~1.4时,床层不能充分流化;当流化数大于1.4时,床层能够流化,床层密度分布趋于均匀.以0.15~0.30mm石英砂作为次生布风床层的物料时,沿床高方向上的流化床床层密度标准差达到最小值0.19g/cm3.次生布风床层高度为20mm、静床层高度为50mm、流化数为2.0时,6~10mm褐煤的灰分离析度达到最大值0.60.此时,精煤产率达到38.44%,精煤灰分为8.60%,精煤硫分为0.57%,可取得较好的分选效果.     

变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响．实验结果表明：在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀．结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考．     

变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能实验研究

设计了一种用于液固循环流化床换热装置的变孔径颗粒分布板,在具有18根换热管的实验装置上,利用自行研制的CCD图像采集系统对安装该分布板的颗粒分布性能进行了测试,考察了颗粒体积分率、循环流量等对颗粒分布性能的影响.实验结果表明:在流化床的进口段管箱内安装变孔径分布板时,随着固体颗粒体积分率的增加,颗粒浓度径向分布明显趋于均匀;在同一分布板安装高度下,大流量更易于实现颗粒的均匀分布,并且使得颗粒流速在床层截面的径向分布较为均匀.结果证明变孔径颗粒分布板的颗粒分布性能优良,为液固循环流化床换热装置的工程设计提供了参考.     

流化床射流区域颗粒浓度分布的实验研究

为了掌握操作条件对流化床射流区域颗粒浓度分布的影响,应用光纤颗粒浓度测量系统,对直径为1 m的半圆射流流化床射流区域颗粒浓度分布进行了考察,以聚苯乙烯颗粒为物料研究了不同操作状况(环管气速,射流气速和分布板气速)对流化床射流区域时均颗粒浓度分布的影响,分析了不同操作工况下颗粒浓度分布变化的规律.结果表明:在3种气速共同作用下射流区域颗粒浓度在径向上逐渐增大,在轴向上随着气泡的逐渐增大到崩塌其颗粒时均浓度逐渐降低.由于射流气速增加导致射流深度增加,继而固体颗粒的循环速率增大,射流区颗粒的体积浓度随射流气速的增加先降低后增大.随着分布板气速的增加射流区域时均颗粒浓度增大,环管气速增加其射流区颗粒浓度逐渐降低.     

气固流化床分布板死区的声发射检测

利用置于分布板下方的声发射传感器,采集气固流化床反应器中颗粒作用在分布板上产生的声信号.结合频谱分析并对照摄像法,发现由分布板下方采集到的声信号能量分布能够直观地反映分布板上死区分布的情况.当分布板上方某处存在死区时,该处声信号能量较其他点明显偏小.由此提出了基于声信号的流化床分布板死区检测的判据,即当分布板下方某处的声信号能量与该分布板所有测量点中的能量最大值的比值≤ 0.4时,流化床分布板存在死区.通过静床高分别为20和800 mm的气固流态化实验验证了判据的适用性,获得了一种快捷有效、实时在线的流化床分布板死区检测方法,可用于工业生产监控和操作优化.     

宽粒级加重质的流化特性

为拓宽气固流化床干法选煤加重质的粒级范围,分别配制了B-A型磁铁矿粉和B-A型粉煤,并按一定比例将两者混合作为宽粒级加重质,研究了其流化特性及分选性能,结果表明:由于A类颗粒中较细及密度较小物料的影响,随着床高增大,床层密度逐渐降低,且密度分布标准偏差较大,为0.060 1 g/cm~3.在合理的工艺及操作参数条件下,处于循环状态的0.3～0.074 mm级磁铁矿粉和1～0.15 mm级粉煤在流化床中分布均匀,床层密度均匀稳定,宽粒级加重质的流化性能良好,用于分选50～6 mm煤炭,分选密度为1.61 g/cm~3时,可能偏差(E值)为0.06 g/cm~3,分选精度较高.     

Effect of the distributor plugging ways on fluidization quality and particle stratification in air dense medium fluidized bed

Gas-solid fluidized bed separation is a highly efficient and clean technique for coal separation, and can effectively remove ash and sulfur contained gangue minerals from coal. However, the fine coal plugging distributor often leads to uneven fluidization and affects the separation effect. In this paper, different plugging ways were designed to study their effects on the fluidization characteristics and particle mixing. It was found that when the plugging phenomenon occurs, the minimum fluidization velocity of the fluidized bed gradually decreases as the plugging area enlarges. The difference between the top and the bottom of the bed minimum fluidization velocity increases accordingly, and a “stagnation phenomenon” occurs in the bed. The standard deviation of pressure fluctuations at the top of the bed is smaller than that at the bottom of the bed, which is the opposite of normal conditions. As the area of the plugging increases, the dead zone on the side wall of the fluidized bed significantly increases. The size of the dead zone is rapid reducing at the initial stage. It was noticed that the stratification of the low-density products is particularly affected by plugging, whereas the stratification of high-density products is not obviously influenced by certain conditions.     

流化床垃圾焚烧炉物料混合特性试验研究

采用焚烧方法进行城市生活垃圾处理时,由于国内垃圾混合收集的特点,大量尺寸较大的物料如建筑垃圾等都入炉燃烧,如不及时排出将影响床内物料的流化质量．针对这一问题,研究开发了异重流化床垃圾焚烧技术,采用倾斜布风板、导向风帽将这些惰性物料有效地排出炉外,依据这一技术,成功投运了一台150t／d处理量的垃圾焚烧炉,对水平布风板和倾斜布风板在使用普通风帽和导向风帽时的物料混合特性进行了对比研究．     

气-液-固三相流化床冷态实验

以氮气为气相、蒸馏水为液相、铜粉为固相构建了的气-液-固三相流化床冷态实验装置,流化床反应器内径为50 mm、高为500 mm.采用Hilbert-Huang Transform分析了布风板上表面处压力脉动信号,考察了布风板压差和床内两固定测点间压差随气体流速的变化关系,使用降速法得到了气-液-固三相流化床的最小流化速度,并通过同步图像采集验证了该最小流化速度.结果表明:气体流速为14.85 mm/s时,固体颗粒之间碰撞剧烈,气、液、固三相混合均匀;随着气体流速的增加,两固定测点间压降呈现先降低,后增加,最后又降低的变化趋势;气-液-固三相流化床的最小流化速度约为17.4 mm/s.     

气固流化床中不同颗粒的流动模式及其转变

利用声发射（AE）测量技术,针对不同的Geldart分类颗粒体系,结合声能量分析,得到不同颗粒流化时的流动模式.对于高密度聚乙烯（B类颗粒）,声信号能量沿床高呈现不同的变化规律,流化床呈现双循环的流动模式,床内存在大小两个循环,大小两个循环的分界线即为颗粒流化滞留区域;对于油菜籽（D类颗粒）,流化时为单循环流动模式,流化均匀的区域较小;对于双峰聚乙烯（A/C类颗粒）,颗粒流化时呈现单循环流动模式,流化均匀区域较D类颗粒大.对双峰聚乙烯颗粒,在内径为150 mm的流化床中加入不同量的结块,考察正常流化以及故障情况下的流动模式.实验发现,当体系内的结块直径到达8 cm时,流型将发生突变,由单循环流动模式转变为双循环流动模式,利用声信号能量的变化规律可以判定双峰聚乙烯颗粒的流化状况以及产生结块的位置.     

浓相高密度分选流化床气体分布参数的研究

描述了气固浓相高密度分选流化床的特性，分析了影响床层密度均匀稳定性的主要参数，研究了气体分布器的主要参数(阻降、开孔率、孔的分布等)对形成浓相高密度分选流化床的影响，提出了压降准数CP判别法，并以此判别分选流化床的流化质量及分选性能．结果表明，气体分布器阻降越大，流化性能就越好．当气体分布器阻降大于等于其临界值时，可以形成密度均匀稳定的分选流化床。气体分布器开孔率相同，孔径越小，床层密度的均匀稳定性及分选性能越好，而孔径相同，开孔率越大，床层密度的均匀稳定性及分选性能也越好。     

振动流化床床层压降理论分析与实验研究

从振动流化床床层压降的物理意义出发,得出了振动流化床床层压降模型。提出振动流化床床层压降-流速曲线上存在第一、第二流化段,相应速度为第一、第二临界流化速度。并在二维振动流化床内,以不同粒径的玻璃珠为床料进行了实验研究,分析了振动及其它操作条件对床层压降的影响,并将模型计算得到的压降与实验结果进行了比较,结果表明模型预测与实验结果有较好的一致性。实验关联了振动能量传递系数的数学表达式,得到第一、第二临界流化速度时床层压降,并与其他研究者的结果进行了对比分析,结果显示本文的模型能得到更为可靠的预测结果。     

鼓泡流化床内颗粒速度分布的研究

在内径0.185m 的鼓泡床内,采用PV-5A型速度仪考察不同表观气速下两种粒径GeldartB类物料 (玻璃微珠)在不同轴向位置颗粒速度径向分布规律。结果表明,在床层底部颗粒速度分布与分布器设计密切相关, 而远离分布器的上部区颗粒速度主要受气泡行为影响,表现为中心区域大而边壁附近小,且随着表观气速的增大这 种趋势变的更加明显;同时在这两个区域之间存在一个过渡区,该区域内分布器的影响明显减弱,导致颗粒速度的 径向分布逐渐趋于一定的规律;而在相同轴向位置处颗粒速度变化幅值的影响会随着表观气速的增大变得剧烈。     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

压力脉动法预测声场流化床最小流化速度

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,采用压力探针研究了声场流化床FCC和石英砂颗粒的流化特性,考察了声压级和频率对颗粒最小流化速度的影响。结果表明:无声场条件下,压力脉动标准方差随表观气速的增大而线性增大,声场的引入可以显著降低颗粒最小流化速度,声压级越大颗粒的最小流化速度越小;固定声压级改变声波频率,发现频率在300 Hz时颗粒最小流化速度最小。对不同声场条件下最小流化速度进行拟合,得到了声场流化床最小流化速度预测关联式。     

Effect of agitation on the characteristics of air dense medium fluidization

In order to study the effect of agitation on the characteristics of air dense medium fluidization, we designed and constructed an agitation device. Analyses were then conducted on the fluidization characteristics curves, the bed density stability and the average bubble rise velocity Uaunder different agitation conditions. The results indicated that a lower bed pressure drop(without considering lower gas velocity in a fixed bed stage) and higher minimum fluidized velocity are achieved with increasing agitation speed.The height d(distance between the lower blades and air distribution plate) at which the agitation paddle was located had a considerable effect on the stability of the bed density at 9.36 cm/s U 10.70 cm/s. The higher the value of d, the better the stability, and the standard deviation of the bed density fluctuation r dropped to 0.0364 g/cm~3 at the ideal condition of d = 40 mm. The agitation speed also had a significant influence on the fluidization performance, and r was only 0.0286 g/cm~3 at an agitation speed of N = 75 r/min. The average bubble rise velocity decreased significantly with increasing agitation speed under the operating condition of 1.50 cm/s U–U_(mf) 3.50 cm/s. This shows that appropriate agitation contributes to a significant improvement in the fluidization quality in a fluidized bed, and enhances the separation performance of a fluidized bed.