内循环流化床气泡运动特性的可视化研究

城市固体废弃物焚烧过程中采用非均匀布风的内循环流化床，这种内循环流化床有其独有的特点，使用非均匀布风实现床料颗粒的大尺度回旋流动，内循环流化床气中气汽的运动特性直接影响着床料的回旋流动及床料的混合，因此，有必要研究内循环流化床中气泡的运动。该文采用可视化的方法研究气泡的运动轨迹及运动速度。     

循环流化床锅炉物料平衡分析

循环流化床物料平衡是循环流化床燃烧的核心和基础,它影响到循环流化床燃烧效率和脱硫效率,并决定燃烧室内的热负荷分布。循环流化床“一进二出”的物料平衡系统是循环流化床的核心概念,也是理解循环流化床物料平衡的关键。本文介绍并分析了循环床物料平衡的某些问题,如循环流化床定态设计、床料质量和物料平衡模型等。循环流化床运行需要高的“床料质量”和较大物料循环量,要求流化床锅炉分离器分离效率曲线存在一个清晰的100％分离粒径截止点。循环流化床内物料平衡除了受分离器效率影响外,还受到给煤成灰及磨耗特性、床内颗粒分层、排渣方式及效率等因素的影响。     

内循环流化床颗粒流动特性的直接数值模拟

内循环流化床是一种新型式的流化床，采用多风室非均匀布风实现床料颗粒的大尺度循环流动，从而增强了颗粒的横向混合。内循环流化床已应用于城市生活垃圾的焚烧制能，其燃烧速度、燃尽率及污染物排放优于传统的链条炉或鼓泡床。但是，目前设计的内循环流化床普遍较小，还不能满足城市垃圾的处理要求．根本原因在于对床内的气-固流动特性，特别是颗粒的运动规律没有深入的认识。内循环流化床内的气一固流动属于稠密的两相流，通过试验手段，如PIV、PDA也很难获得床内单个颗粒的运动特征。因此，采用前言的DEM(Discrete Element Method)模型对二维内循环流化床内的颗粒流动进行直接数值模拟．模拟结果表明非均匀布风内循环流化床内确实存在颗粒的大尺度循环流动。图4表1参5     

煤泥流化床中物料混合规律的研究

本文主要研究了洗煤泥流化床中物料间的混合规律。文中引入相对分布密度和中间混合指数，考察了颗粒的密度、粒度以及流化风速对物料混合的影响。在实验的基础上提出了异重流化床中燃料沿高度分布的定量描述方法以及具体的分布表达式。文中的结论对于洗煤泥流化床锅炉的设计和运行以及异重流化床新床料的开发都具有重要的指导意义。     

内循环流化床大颗粒运动特性实验

内循环流化床能够有效组织颗粒在床内的运动,具有广泛的工业用途。采用荧光大颗粒示踪,运用图像处理法,在二维流化床实验台上,研究了流化风速、静止床层高度等参数对床内大颗粒的速度分布概率以及循环时间的影响。结果表明:提高流化风速和静止床层高度,循环口两侧差压增大,颗粒内循环流率增大,循环时间变短。颗粒横向和纵向速度分布概率的特征显著不同。在低速床中,颗粒纵向速度超过50%分布在负值区域,表现出明显的向下运动的特征。     

稀疏气固两相流动中颗粒分离特性的数值模拟

针对循环流化床铁矿粉烧结技术中的关键问题,用数值模拟方法对不同密度床料颗粒在床内的分布进行了数值模拟。数值模拟将气相场和离散颗粒场分别用欧拉方法和拉格朗日方法进行处理,在每一时间步长内对气相场和离散颗粒场的相互作用进行耦合,得出了不同密度混合床料在循环流化床内的分离规律。数值模拟结果与国外相同研究的实验结果进行了对比,结果表明数值模拟结果具有较高的准确性。     

灰粘熔排渣技术在内循环流化床垃圾焚烧中的应用

提出将粘熔排渣技术应用于内循环流化床垃圾焚烧处理.从垃圾灰渣化学组分等角度分析其必要性和可行性.采用树脂颗粒作为床料,微晶蜡颗粒为低熔点物质,在非均匀布风内循环流化床内进行热态团聚模拟试验.试验表明：床内温度分区、团聚过程区域化是灰粘熔排渣技术的重要保证,内循环颗粒流动有利于排渣顺利进行,缩短粘性物质在床内的停留时间.图4表1参15     

生物质循环流化床气化系统返料研究

通过分析生物质循环流化床气化系统循环回路压力平衡和流动密封阀的正常工作条件显示,在循环回路中,立管负责把固体颗粒由低压区送至高压区,起着重要的压力平衡作用;立管内循环颗粒形成一定高度的料柱和回送风量,使回料阀内物料达到完全流化状态是返料装置正常工作的必要条件。在此基础上进行了返料对主流化床的影响试验。试验结果表明,返料装置的运行使主流化床内密相区温度较为稳定,且沿床高方向温度分布较为均匀;返料后,主流化床内物料的流化性能明显改善。     

气固流化床内颗粒的内循环特性的研究

分析了气固流化床内颗粒内循环产生的原因,进而,分析了流化床气体速度,静态床层高度,颗粒粒径以及压力对颗凿内循环的影响。当流化床循环增强;而压力增大将使颗粒的内循环减弱。当颗粒的内循环增强时,流化床的脉冲信号（温度,浓度和灰度等）响应曲线的振荡加剧,流化床内颗粒的横向混合将得到改善。     

鼓泡流化床风帽压力波动信号的小波包分析

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的状态监测.在冷态鼓泡流化床试验台上,对不同表现气速、不同床料粒径分布条件下的风帽压力波动信号进行采集,并采用小波包变换分析方法计算小波包各分解结点的功率谱密度值,分析了流化风速及粒径变化对鼓泡流化床压力波动特性的影响.结果表明:小波包分解低频结点的压力信号功率谱密度值P30、P31的变化与表现气速和床内物料粒径分布变化密切相关,表明基于流化床风帽压力信号的流化床状态监测方法具有可行性.     

基于DCOSE软件的大型循环流化床锅炉的仿真模型

结合实际的循环流化床机组的特点，采用集中参数法，建立了燃烧室动态床料的质量平衡、残碳的质量平衡、能量平衡、床压的分布，燃烧室氧量以及燃烧脱硫的数学模型。通过对仿真机的调试、运行，以及对模型的阶跃扰动测试，表明该模型能够在全工况范围内满足流化床的动态特性和仿真的实时性，为循环流化床锅炉机组仿真机的进一步研究打下了良好的基础。图6表1参5     

循环流化床二次风射程的数值模拟和实验

以国内某电厂410 t/h循环流化床锅炉为原型,用有机玻璃按10∶1的比例建立了1套冷模可视化实验装置.在测量二次风喷口所在炉膛截面物料浓度的基础上,对不同二次风速、不同炉膛流化风速条件下二次风的射程进行了实验研究和数值模拟.结果表明:炉膛物料浓度随一次风速的变化而变化,二次风的引入显著地改变了炉膛内物料浓度的分布;在物料特性和喷口特性一定的情况下,二次风的射程随着二次风风速的增加而近似成幂函数增加,其指数在0.5～1之间变化,指数值随着炉膛流化风的增加逐渐减小,且减小幅度逐渐增大.     

流型对循环流化床径向气体混合影响的试验研究

在提升段净高为4.0 m、内径0.19 m的循环流化床冷态试验台上进行了快速床和气力输送两种流型中径向气体混合的试验研究,试验用物料为河沙,d_p=120 μm,真实密度ρ_s=2 400 kg/m~3.试验台颗粒循环流率(G_s)和流化风速(U_g)可独立控制,根据床层上、下部压力梯度随流化风速的变化关系判断快速流态化的存在区域.采用柱塞流模型,用CO_2作为示踪气体进行3种风速下的径向气体混合试验,得出了快速床和气力输送两种流型中气体径向扩散系数Dr随颗粒浓度变化的趋势.研究发现,在气力输送流型中Dr随颗粒浓度增加而减小,在快速床流型中Dr随颗粒浓度增加而增大.结合固体颗粒在不同流型中的存在状态解释了流型对Dr的不同影响作用.     

矩形平壁循环流化床冷态流动特性研究

在循环流化床冷态试验台架上,以空气为流化介质,砂子（０．１￣０．４５ｍｍ）为床料,采用反射式光导纤维探针,分别测定了铅轴向和径向的颗粒浓度分布,特别是考察了矩形截面循环床边角对气固两相流动的影响,对径向颗粒浓度分布的影响,考察了壁面附近的气固流动。引入了时序分析方法对采样数据建立了参数模型。实验结果对加深循环流化床内气固两相流动的理解具有重要意义。     

循环流化床锅炉变工况下物料浓度的试验研究

针对75t/h循环流化床锅炉,依据于大量变工况试验,给出了炉膛上部固体物料浓度的分布曲线,并在此基础上,分析了不同负荷下各流动区域出口固体物料浓度和平均固体物料浓度随运行主导因素(运行风速)的变化规律,仿真研究结果和实际工况做到了较为精确的吻合,为循环流化床锅炉的动态特性和控制策略的研究奠定基础并提供有力的技术支持。图4参9     

Experimental investigation of the primary combustion zone during staged combustion of wood-chips in a commercial small-scale boiler

In this work the primary combustion zone of a modified, commercial, small-scale boiler was investigated during staged combustion of wood-chips. Experimental research on thermal conversion of biomass in fixed beds is necessary to supply reliable data for gas phase combustion model validation and optimization. Furthermore, scruting of pollutant emission formation and combustion efficiency enhancement can be conducted. Two different fuel moistures were used while the primary combustion zone of a small-scale boiler was investigated as a function of the primary air ratio. The combustible products leaving the fuel layer were analyzed under continuous operation by an extractive method. This approach is new in the field of small-scale biomass combustion research and considers the strong coupling between the products leaving the fuel bed and the heat fluxes emitted by the flame of the secondary combustion zone. Additionally, fine particulate matter emissions were quantified to study the effect of varying primary air ratio and different fuel moisture on particulate formation. Results show that the primary air ratio and the fuel moisture have a significant influence on the primary combustion products composition, on the fuel bed behavior and on fine particulate matter emissions. At low primary air ratios, tars constitute a significant part of the heating value of primary combustion products. The smallest amount of particulate emissions was found at low primary air ratio and low fuel moisture. Experimental data was validated with an elemental balance, which showed perfect accordance.     

链条炉运行参数对燃烧及NOx排放的影响

通过数值模拟的方法研究了过量空气系数、配风方式、空气预热温度和炉排转速等运行参数对床层燃烧和氮氧化物排放特性的影响。研究结果表明:过量空气系数增大可加快床层整体反应速率,缩短反应区长度,增大床层表面氮氧化物质量浓度;合理推迟配风有利于扩展反应区整体长度,充分利用整个炉排;适当降低炉排转速有利于提高煤着火及前期反应速率,稍缩短总体反应区间;提高空气预热温度有利于煤着火和前期反应速率的提高,且有利于煤的燃尽。     

Direct contact condensation in packed beds

A diffusion driven desalination process was recently described where a very effective direct contact condenser with a packed bed is used to condense water vapor out of an air/vapor mixture. A laboratory scale direct contact condenser has been fabricated as a twin tower structure with two stages, co-current and countercurrent. Experiments have been operated in each stage with respective saturated air inlet temperatures of 36, 40 and 43 °C. The temperature and humidity data have been collected at the inlet and exit of the packed bed for different water to air mass flow ratios that vary between 0 and 2.5. A one-dimensional model based on conservation principles has been developed, which predicts the variation of temperature, humidity, and condensation rate through the condenser stages. Agreement between the model and experiments is very good. It is observed that the countercurrent flow stage condensation effectiveness is significantly higher than that for the co-current stage. The condensation heat and mass transfer rates were found to decrease when water blockages occur within the packed bed. Using high-speed digital cinematography, it was observed that this problem can occur at any operating condition, and is dependent on the packing surface wetting characteristics. This observation is used to explain the requirement for two different empirical constants, depending on packing diameter, suggested by Onda for the air side mass transfer coefficient correlation.     

COREX熔化气化炉填充床内未燃煤粉行为的实验研究

通过建立热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤,煤粉模拟未燃煤粉,用于研究COREX熔化气化炉填充床内的未燃煤粉.结果显示,在正常生产和风口回旋区塌料两种炉况下,填充床中的未燃煤粉有弥散和聚集两种分布形式;聚集形式的未燃煤粉从填充床中心向边缘发展.最后,结合本实验结果和前人研究成果提出了关于COREX的生产...