液固散式流态化CFD模拟中曳力模型的影响

基于无黏性双流体简化模型在商业化软件平台上,通过增加用户自定义子程序考察了Gidaspow、Syamlal-O’Brien、Di Felice、Gibilaro、Dallavalle和BVK曳力模型对液固散式流态化CFD模拟结果的影响行为,探讨了相应的影响机制。经与文献中不同颗粒Reynolds数的代表性实验数据对比后发现：BVK和Dallavalle曳力模型对床层膨胀高度和整体固含率的预测精度较高;BVK、Syamlal-O’Brien以及Dallavalle曳力模型给出的床内固含率径向分布较为准确;BVK曳力模型较为准确地再现了颗粒轴向速度的径向分布特征。BVK曳力模型的影响机制与液固散式流态化中颗粒动力学特性相符合,在所考察范围内其预测性能最优;Dallavalle曳力模型在其余5个传统模型中预测性能较优且形式简洁在程序中易于实现。     

液固流化床内固含率时空分布特性的CFD模拟

采用Brandani等考虑拟平衡状态下颗粒与流体相互作用的双流体模型,通过在商业软件CFX4.4平台上增加用户自定义子程序模拟了高0.5 m、宽0.1 m的二维液固流化床内固含率的时空分布特性。为了保证数值模拟精度、节省计算机运行时间,首先确定了适宜的网格尺度、时间步长和收敛判据。随后,考察了液固两相物性和操作条件对流化床内固含率时空分布特性的影响,模拟结果表明：增大颗粒粒径或密度会使颗粒向下加速运动,导致床层高度下降而垂直方向上任一水平面的平均固含率呈现增大的趋势;减小液体黏度或密度则会使颗粒向下加速运动,导致床层固含率增大;突然增大液速会使颗粒向上加速运动,导致床层固含率减小;升高温度的实质是使液体的黏度和密度均呈现下降的趋势,结果使颗粒向下加速运动,床层固含率增大。上述模拟结果与颗粒受力的理论分析相一致。     

双流化床反应器间气体泄漏规律的数值模拟

建立了描述双流化床化学链燃烧反应器内气固两相流动的数学模型,采用计算流体动力学方法,模拟考察了提升管和鼓泡床相耦合的双流化床内不同单元之间气体泄漏产生原因和影响因素。化学链燃烧系统压力平衡的分析结果表明,反应器间的气体泄漏主要发生在溢流装置和鼓泡床之间;增大溢流装置表观气速,气体泄漏增大,而增大提升管或鼓泡床表观气速时,气体泄漏会随之减小;化学链燃烧系统内颗粒总藏量增加时,气体泄漏会减小;颗粒粒径减小后反应器之间气体泄漏降低。其研究结果对其他循环流化床反应器的设计与工程放大也有一定的借鉴作用。     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰特性对其汞吸附能力的影响

通过分析两台容量相近的循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品的粒径分布、表面结构特性、未燃尽碳含量、反应性和汞含量，探究两种类型锅炉飞灰特性差异及其与飞灰汞吸附能力的关系。结果表明：循环流化床和煤粉锅炉尾端除尘设备排灰口飞灰汞的含量分别为1584.0 ng/g和503.7 ng/g，其原因与飞灰粒径、未燃尽碳含量和表面特性相关。对于循环流化床锅炉，飞灰中汞含量随其粒径和反应性温度的减小而增加，随未燃尽碳含量增加而增加，且与比表面积和吸附量呈正相关关系。对于煤粉锅炉，粒径为75～53 μm的飞灰对汞吸附能力较强，未燃尽碳含量明显小于循环流化床所产生飞灰的含量，飞灰比表面积随粒径变化不大，由此导致煤粉锅炉除尘设备排灰口所取样品对汞的吸附能力远低于循环流化床锅炉相对应位置飞灰对汞的吸附能力。     

酸性氧化物和酸碱比对煤灰熔融行为的影响

为了研究酸性氧化物（SiO₂和Al₂O₃）的相对含量和酸碱比对煤灰熔融行为的影响,本文以准东煤灰化学组成为基础,利用分析纯试剂制备了28组合成灰样品,在马弗炉815℃灰化后利用灰熔融特性分析仪、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品熔融特性、表观形貌和矿物组成进行表征。进而采用多元线性回归法建立了灰熔融温度预测模型,并对该模型的适用性进行了检验。结果表明：在相同酸碱比下,当SiO₂含量由9%上升至33.73%,而Al₂O₃含量由35.98%降至11.25%时,合成灰的变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）均呈单调下降趋势,这意味着SiO₂含量的增加可能促进了煤灰的熔融过程;在不同碱酸比下,合成灰的熔融温度随着酸碱比的增加呈先下降后升高的变化趋势,在酸碱比为1.25时合成灰的特征温度出现最小值,表明酸碱比对合成灰熔融温度的影响呈非线性关系。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中CaO、Fe₂O₃、Ca₂MgSiO₇、Ca₂Fe₂O₅、SiO₂和Al₂O₃等耐熔矿物和CaSiO₃等助熔矿物的相对含量以及与钠相关的低温共熔反应是改变合成灰熔融温度的主要因素。本文所建立模型对文献中6组灰样4个特征温度的预测结果与其对应测量值之间最大残差绝对值均小于80℃,说明该模型在本文的合成灰化学组分范围内可用性较好,具有一定的应用价值。     

碱性氧化物对煤灰熔融特征行为的影响

利用分析纯试剂制备了酸碱比为0.82,但Na₂O、CaO、MgO和Fe₂O₃含量不同的合成灰,并在815℃下在马弗炉中进行灼烧后,对其熔融温度进行测定。同时利用扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品微观形貌和矿物组成进行表征。结果表明：随着Na₂O质量分数从4%升高到12%,合成灰变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）分别从1225℃、1233℃、1255℃和1297℃下降为1162℃、1174℃、1181℃和1189℃,意味着Na₂O对合成灰具有较强的助熔效果;随着CaO和MgO含量在合成灰中分别增加,DT、ST和HT均单调上升,而FT则呈先下降后上升趋势,说明二者含量变化与合成灰熔融温度呈非线性关系;随着Fe₂O₃质量分数由5%增加至30%,FT由1215℃上升至1308℃,而其他3个熔融特征温度并无显著变化。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中耐熔矿物（SiO₂和CaAl₂Si₂O₈等）和助熔矿物（CaMgSi₂O₆和NaAlSiO₄等）的比例变化和含钠矿物、含钙矿物之间低温共熔反应程度是影响其熔融温度的主要原因。综合对比所有合成煤灰熔融特征温度和化学组成发现,对于具有相同酸碱比的煤灰,DT主要与样品中Na₂O含量和碱土金属总量（CaO+MgO）密切相关影响,而FT主要受Na₂O和Fe₂O₃含量影响。     

“挤擦法”全塑阻燃整芯输送带的研制

根据全塑阻燃整芯输送带的结构要求,进行优良选择芯体,芯糊配方设计,覆盖层配方设计,利用阻燃剂的并用,产生协同效应达到阻燃效果。分析选择了增塑剂,阻燃剂和静电剂,通过工艺参数的设计,生产出达到国家标准的产品。     

基于热重分析法的烟煤掺烧褐煤特性研究

针对电厂掺烧褐煤缺乏相关理论指导的技术需求,采用热重分析方法系统考察了包煤、准煤和褐煤的单独燃烧特性,并将两种烟煤分别以10%、30%、50%和70%的比例在相同条件下与褐煤混合燃烧,根据各燃料燃烧特征参数计算了单一煤种及其不同掺混比例的着火指数、燃尽指数和综合燃烧指数。结果表明,褐煤最易着火和燃尽;包煤着火特性较好,但在550~660℃范围内出现难燃峰致使燃尽特性变差;准煤的着火特性最差,燃尽特性略优于包煤;将包煤和准煤与褐煤掺混后燃烧特性有所改善,各燃烧特征温度降低,且综合燃烧指数随褐煤掺烧比例的增加而增加。建议在电厂实际应用时,褐煤的掺烧比例控制在30%-50%之间。     

基于电容层析成像技术的流化床内固相体积分数分布特性研究

针对煤清洁转化过程流化床内复杂气固两相流动特性,采用电容层析成像(简称ECT)技术,考察了流化床内玻璃珠和树脂颗粒瞬时和时均的固相体积分数分布特性。结果表明,利用不同时刻的瞬时固相体积分数等值图,可实现对截面颗粒分布的量化检测;局部时均固相体积分数沿径向呈"中心低、边壁高"的对称分布,截面时均固相体积分数沿轴向呈"下浓上稀"分布,测量结果与经典理论和实验观察相一致,表明ECT方法可以定性与定量测定流化床内气固两相流动过程固相体积分数。     

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤（ZDA和ZDB）为研究对象，利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石（CG）灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物，而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主，导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加，ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势，分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值；当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时，CaO与Fe₂O₃含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰，含钙矿物对于灰熔融特性影响较大，而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。