强制内循环浆态床反应器内流体的流动特性

为了探索用于煤直接液化工艺的强制内循环浆态床反应器内部煤浆的流动状态,采用"煤粉-水-空气"系统,研究了非反应状态下煤粉颗粒的分布、煤浆流速分布和床层压力脉动分布的规律。结果表明:在冷模反应器直径为200 mm、空气的空塔流速为3.9~5.3 cm/s、煤浆的空塔流速为4.5~12.5 cm/s的操作范围内,强制内循环反应器内空间各点的煤粉颗粒分布均匀,其质量分数与进料中煤粉质量分数相一致,没有发生煤粉颗粒的沉积现象;相对于鼓泡床反应器,强制内循环浆态床反应器内煤粉的径向流速更均匀,能够减少或避免大密度固体颗粒在反应器内的沉积现象;强制内循环浆态床反应器内部构件影响流体的流动状态,分布盘的上侧和循环杯的下侧都存在着较强的煤浆湍动和返混现象。     

循环流化床锅炉气固两相流动特性的试验研究

对影响循环流化床气固两相流动特性的因素进行了试验研究。结果表明,在循环流化床内存在着两个界限很明显的区域:下部的密相区和上部的快速区;在快速区内部分颗粒均匀地悬浮在上升气流中,另一部分形成颗粒团,它在循环流化床内作剧烈的上下运动,使床内颗粒浓度分布比较均匀;循环流化床内,床层密度在底部较大,风速增加,床层密度下降。     

出口结构对循环流化床锅炉床内轴向密度的影响

针对目前工业循环流化床锅炉存在的主要问题(床温控制、细颗粒的停留时间及气固横向混合)及其工程对策的缺陷,用试验方法探索利用改变出口结构来增加颗粒的内循环;研究了多种循环流化床的出口几何结构在不同操作条件下对床内流动特性的影响机理。试验表明,循环流化床锅炉出口几何结构对床内轴向密度的影响很大,选择合理的出口几何结构,可以在循环流化床锅炉运行条件范围内增强床顶部甚至全床的床密度,增强颗粒的内循环,从而增加颗粒在床内的停留时间。     

出口结构对循环流化床锅炉床内轴向密度的影响

针对目前工业循环流化床锅炉存在的主要问题(床温控制、细颗粒的停留时间及气固横向混合)及其工程对策的缺陷,用试验方法探索利用改变出口结构来增加颗粒的内循环;研究了多种循环流化床的出口几何结构在不同操作条件下对床内流动特性的影响机理。试验表明,循环流化床锅炉出口几何结构对床内轴向密度的影响很大,选择合理的出口几何结构,可以在循环流化床锅炉运行条件范围内增强床顶部甚至全床的床密度,增强颗粒的内循环,从而增加颗粒在床内的停留时间。     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

液固循环床提升管中颗粒停留时间分布及扩散特性

在直径80mm、高度8000mm的液固循环床提升管中,采用脉冲磷光示踪技术对颗粒停留时间和扩散特性进行了研究.考察了表观液速和颗粒循环速率对颗粒停留时间分布和扩散特性的影响,并对液固循环床提升管和气固循环床提升管中颗粒停留时间分布进行了比较.结果表明在液固循环床提升管中,颗粒停留时间分布为-尖而窄且对称无拖尾的单峰分布,颗粒停留时间分布相对均匀,颗粒扩散相对较小,液固流动接近于平推流;颗粒轴向扩散从入口到出口逐渐增大,而颗粒径向扩散从中心到边壁较为均匀;颗粒轴向Peclet数随表观液速和颗粒循环速率变化较小.     

循环流化床内生活垃圾颗粒冷态分层特性分析

对城市生活垃圾循环流化床焚烧炉炉内冷态流场及生活垃圾颗粒冷态分层特性进行了数值模拟.结果表明:密相区和稀相区的流场存在较大差异,密相区u、v、z值较稀相区大得多,湍流强度大,扰动强烈;稀相区流场横向扰动很弱.不同粒径的垃圾颗粒在炉内存在明显的分层现象,流化风速1.5～2 m/s时,小于1 mm的垃圾颗粒集中在炉膛上部,大于5 mm的垃圾颗粒沉积到炉膛底部.风速从0.8 m/s增加到2 m/s时,风速越小、粒径差异越大,分层越明显.随着风速的增加,不同粒径垃圾颗粒分布趋于均匀,分层现象减弱.当风速小于1 m/s,炉内整体流态化及循环状况较差,1.5～2 m/s的流化风速对生活垃圾流化床较为适合.     

液固循环床提升管中颗粒停留时间分布及扩散特性

在直径80mm、高度8000mm的液固循环床提升管中,采用脉冲磷光示踪技术对颗粒停留时间和扩散特性进行了研究.考察了表观液速和颗粒循环速率对颗粒停留时间分布和扩散特性的影响,并对液固循环床提升管和气固循环床提升管中颗粒停留时间分布进行了比较.结果表明:在液固循环床提升管中,颗粒停留时间分布为-尖而窄且对称无拖尾的单峰分布,颗粒停留时间分布相对均匀,颗粒扩散相对较小,液固流动接近于平推流;颗粒轴向扩散从入口到出口逐渐增大,而颗粒径向扩散从中心到边壁较为均匀;颗粒轴向Peclet数随表观液速和颗粒循环速率变化较小.     

固定/鼓泡床中煤沥青球升温过程的CFD-DEM模拟

为掌握煤沥青球在不同床型结构下的升温规律,采用三维CFD-DEM耦合传热的数值模拟方法,对实验室尺度固定床和鼓泡床内的煤沥青球升温过程展开研究,获得了不同流型(固定床/鼓泡床)、高径比、厚宽比下床层内的气固流动及传热结构、气固对流传热强度、床层升温速率及温度均匀性信息.结果表明,相较于固定床,使用鼓泡床能够有效避免局部高温区域的形成;当床层高径比提升至0.95以上时,对鼓泡床温升的影响较小;跟踪颗粒在床层上方受到空气冷却的时间随高径比的增加而增加,从而导致其出现更大的温降;壁面效应随宽厚比的增加而逐渐减弱,气泡上升速度、颗粒动能均有所增加,使得床层颗粒的内循环速率加快,床层底部气固温差增大,床层颗粒升温速率提升约24.2%.     

内循环流化床颗粒循环速率实验研究

采用热颗粒示踪和信号相关法对气固内循环流化床的颗粒循环速率进行实验研究.考察操作气速、提升管下部孔径和提升管高度对于颗粒循环速率的影响.结果表明:在所考察的实验条件下,颗粒循环速率在15～70,kg/(m2.s)之间变化.操作气速增大时,颗粒流化程度增强,颗粒循环速率增加;提升管下部开孔数目不变而孔径增加时,颗粒循环阻力减小,颗粒循环速率明显增加;提升管高度由235,mm增加到295,mm时,颗粒循环速率呈现先升后降趋势,在提升管高度为265,mm时存在极大值.     

粗湿颗粒循环床传热的研究

本文对粗湿颗粒在循环流化床中干燥过程的传热传质规律作了实验研究。在不同的表现流速、固体循环率、初始湿含量和颗粒粒径下，沿床高测量了气固相的局部温度，分析和讨论了各种流化参数对传热传质的影响，对粗湿颗粒（Ｇｅｌｄａｒｔ’Ｂ类）循环床提出了一些观点，由此建立的无因次准则方程与实验值吻合较好。     

循环流化床锅炉炉膛内气体浓度的分布

循环流化床锅炉炉膛中气体组分反映了燃烧过程，影响了燃烧效率和脱硫效率．采用自行研制开发的水冷探针，对循环流化床锅炉炉膛中气体浓度分布进行了热态测试．测试结果表明，不同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度存在差异，高循环流率循环流化床锅炉存在严重的混合问题，在循环流化床锅炉燃烧室中心区存在三角形的贫氧区．二次风的穿透力直接影响到燃烧效率．增加二次风速可以使混合问题得到改善，飞灰含碳量下降．     

流化床喷雾造粒装置的最大喷液量的研究

根据鼓泡床模型，推导出了单个颗粒每次经过喷雾区所接受的料液量，以及颗粒两次进入喷区的间隔时间，根据流化床内气固相传热建立了流化床喷雾造粒装置的最大允许喷液量模型，进行了实验验证，模型预测值与实验值符合较好，可以用来指导设备设计和操作。     

大颗粒流化床中颗粒反射光纤信号的多重分形特性

采用2mm直径的光纤探头，对颗粒直径为3，66mm的二维流化床内颗粒的光纤反射信号进行了采集，并利用小波变换极大模值法对该类信号进行了数值分析，结果表明其具备多重分形特征；给出了多重分形谱图，由谱图分析可知：随颗粒雷诺数RPp的增加，床中心处颗粒流动更加规律，而近壁区和中心至壁面半途区的情况正相反；在不同的RPp下，床中心部分颗粒无规则运动程度较高，接近壁面处较低，多重分形谱图分析有望为大颗粒流化床中颗粒运动规律的探测提供一种新的手段。     

喷动床多气体入口对燃料颗粒包覆工艺的影响

包覆燃料颗粒的制备是 10 MW高温气冷堆中的关键技术。论文介绍了一种用于生产包覆燃料颗粒的具有多气体入口的新颖喷动床 ,通过不同气体入口条件下的包覆试验 ,揭示了该喷动床具有包覆反应区向喷管区收缩的特点 ,该特点可使得包覆层更均匀 ,密度低 ,颗粒周期性循环对包覆层性能波动的影响减弱等等 ;同时该喷动床的喷动高度低 ,减少了颗粒因碰撞而导致的包覆层裂纹。因此 ,该喷动床适合于包覆燃料颗粒的制备     

循环流化床的流动特性

研究表明,循环流化床中粒子的循环速率决定了密相层和疏相层的空隙率。沿着粒子循环线的压力平衡控制了密相层的高度。在下降管中的粒子持有量和风力(?)的压力降决定了流化床的压力平衡。当风力阀的压降太大,或者在下降管中的粒子持有量不足,密相层消失。整个流化床成为疏相流动床。试验表明,当流速增至5m/s,没有产生从湍流流化床转化为其它形式的流化床。     

Unburned Carbon Loss in Fly Ash of CFB Boilers Burning Hard Coal

The unburned carbon loss in fly ash of circulating fluidized bed (CFB) boilers, most of which are burning active fuels such as lignite or peat, is normally very low. However, most CFB boilers in China usually burn hard coals such as anthracite and bituminous coal and coal wastes, so the carbon content in the fly ash from these boilers is higher than expected. This paper investigates the source of unburned carbon in the fly ash of CFB boilers burning hard coal through a series of field tests and laboratory investigations. The char behavior during combustion, including fragmentation and deactivation, which is related to the parent coal, has an important impact on the carbon burnout in CFB boilers. The research shows that char deactivation occurs during char burnout in fluidized bed combustion, especially for large particles of low rank coal. The uneven mixing of solids and air in the core region of the furnace also causes poor burnout of carbon in CFB fly ash. An index describing the volatile content (as dry ash free basis) over the heating value is proposed to present the coal rank. The coal combustion efficiency is shown to be strongly connected with this coal index. Several changes in the CFB boiler design are suggested to reduce the unburned carbon loss in the fly ash.