V型喷动流化床床层压力的研究

流化床床层压力及其分布是反映流化质量和床内物料运动状况的主要参数之一。本实验在于３１０×４０×２０００ｍｍ和８３×４０００ｍｍＶ型喷动流化床冷模装置上，以水泥生料粉为实验原料，对床层压力、缩口结构与流化质量关系进行了研究，分析了床层压降随喷射气流、流化气流的变化规律，并与普通流化床的类似特性作了比较，得出Ｖ型喷动流化床的适宜操作气速范围。流化浅床加上合理的缩口形状，可以实现层流边界层连续卸料的操作。     

木屑-石英砂喷动流化床内流动特性研究

为了开发喷动流化床生物质裂解反应器，建立了一内径为150mm的有机玻璃冷模实验装置，在室温下进行了生物质(木屑)和石英砂混合物在喷动流化床内的流动特性研究。考察了木屑、木屑与石英砂混合物的喷动流化现象。结果发现在喷动流化床其它条件相同时，床层中相同的木屑量，随石英砂量的增加，木屑的循环量减少；而相同的石英砂量，随木屑量的增加，石英砂的循环量增加。最小流化速度实验值与计算值相比略小但相差不大，可用Ergun公式预测床层的最小流化速度，但不能用Muthur公式来预测最小喷动速度，这是由木屑与石英砂颗粒混合物的性质和床层结构特性决定的。随着喷动气速和流化气速的改变，可观察到床内粒子表现出八种不同的流动状态：固定床区、流化床区、局部喷动床区、流化一局部喷动床区、喷动床区、喷动流化床区、喷动垂直输送区、喷动流化垂直输送区。     

喷动流化床射流穿透深度试验研究

提出射流穿透深度是表征喷动流化床煤气化过程中射流特性的重要参数.在300 mm×30mm×2 000 mm的喷动流化床煤气化炉冷态试验装置上,采用压力信号分析和快速摄像图像分析相结合的方法,系统地考察了喷动气速、喷口直径、物料特性、静止床高和流化气流率对射流穿透深度的影响.结果表明,射流穿透深度随喷动气速、喷口直径的增大而增大,随静止床高、物料密度、物料直径、流化气流率的增大而减小.另外,引入两相弗劳德数(Fr)、颗粒雷诺数(Rep)等无量纲参数,对试验结果进行多元回归分析,建立了喷动流化床射流穿透深度的关联式,该关联式全面考虑了各种影响因素,特别是静止床高和流化气流率的影响.关联式的预测值与本文及国内外其他一些研究者的试验值进行了比较,结果吻合得较好.     

循环流化床临界流化速度的试验研究

为了克服利用经验公式计算临界流化速度的局限性，在以生物质为燃料的循环流化床试验台上进行了冷态状态下床料(石英砂)临界流化速度的试验研究，选取不同的床层高度和不同粒径的石英砂进行分组试验，通过压降一流速图来分析床层高度和颗粒粒度对临界流化速度的影响，结果表明：临界流化速度随着粒度的增大而增大；而在粒度一定的情况下，床层高度的变化不影响临界流化速度值。     

基于ARM功率谱分析的喷动流化床压力波动频率特性

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床煤部分气化试验装置上,采用现代自回归模型(ARM)功率谱分析的方法,系统地考察了喷动气流速、流化气流率、静止床层高度对喷动流化床床层不同位置压力波动主频的影响.结果表明:床层不同位置压力波动的主频随喷动气流速的增大而增大,随静止床高的增大而减小;V型布风板以上床层压力波动主频随流化气流率的增大先增大(Qf/Qmf≤1.0)后减小(Qf/Qmf>1.0),布风板区域内压力波动主频随流化气流率的增大而增大.结合数码CCD图像对结果进行分析,揭示了压力波动主频与床内流动结构的关系,这对于发展喷动流化床技术提供了新的研究方法.     

喷动流化床内的木屑流动特性II.导向管长度的影响

为了开发喷动流化床生物质裂解反应器,建立了一内径为150mm的有机玻璃冷模实验装置,在室温下考察了不同喷动气和流化气流速下,导向管长度对床层流动特性的影响。结果表明,在其他条件相同时,颗粒循环量、中心喷泉高度及床层压降随导向管长度增长先增加后减少,本装置中导向管的最佳长度为450mm。另外导向管的长度对床层的稳定性也有一定影响。     

喷动流化床内的木屑流动特性Ⅱ.导向管长度的影响

为了开发喷动流化床生物质裂解反应器,建立了一内径为150mm的有机玻璃冷模实验装置,在室温下考察了不同喷动气和流化气流速下,导向管长度对床层流动特性的影响.结果表明,在其他条件相同时,颗粒循环量、中心喷泉高度及床层压降随导向管长度增长先增加后减少,本装置中导向管的最佳长度为450mm.另外导向管的长度对床层的稳定性也有一定影响.     

湿颗粒的振动流化特性实验研究

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒振动流化床可以显著改善床层内的沟流现象,使流化更稳定.降速过程中,固定床阶段湿颗粒振动床床层压降ΔP明显大于湿颗粒普通流化床压降,而在第2流化阶段两者压降相近;同时,湿颗粒振动流化床压降随含液量的增加先降低后增加.在湿颗粒振动床中,随着振动强度的增大,最小流化速度减小;随着含液量上升,最小流化速度先增加后下降;随着颗粒粒径的增大,最小流化速度增加.最后得出了D类湿颗粒振动流化床最小流化速度的计算关联式.     

稻秸煤混粒在常规喷动床中的喷动性能

为了得到稻秸粒和煤粒混料在常规喷动床中冷态共喷时的喷动性能,采用床层压降和物料循环速率表征喷动行为,研究了床层压降随表观风速的关系曲线,以及稻秸煤粒混合比例、混料高度和喷口直径3个因素对床层压降表观风速关系曲线和对物料循环速率风量关系曲线的影响,实施了3因素12拟水平的均匀设计试验以求取表示喷动性能的回归方程.结果表明...     

导向管喷动流化床固体颗粒的循环量

在内径为182mm的导向管喷动流化床中,用平均粒径为2．2mm的尿素为物料,对喷动流化床固体颗粒循环量进行了研究,考察了对导流管安装高度、喷动口直径和物料床层高度的变化对固体颗粒循环量的影响．实验中发现了当喷动流化床环形区处于移动床状态时,导向管安装高度越高、喷动口直径越大、物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量也越大;当环形区处于流化床状态时,喷动口直径和导向管安装高度对固体颗粒循环量影响不大,而物料静止床层高度越高,固体颗粒循环量越大．结果表明,在环形区处于移动床和流化床两种状态下,导向管安装高度和喷动口直径对固体颗粒循环量的影响是不同的．     

惰性粒子喷动流化床中冷冻融解氢氧化铝污泥干燥试验研究

在125mm的惰性粒子喷动流化床内对冷冻融解的氢氧化铝污泥进行了低温干燥实验研究,考察了惰性粒子大小、污泥加料量与惰性粒子质量比、惰性粒子静床高与床径比、表观流化气速与喷动气速之比等因素对污泥湿含量随时间变化快慢的影响.结果表明,在实验研究的范围内,较适宜的工艺条件为:惰性粒子(玻璃珠)粒径为1.43mm,污泥加料量与惰性粒子质量比不大于0.5,惰性粒子床层的高径比为1.4,表观流化气速与喷动气速之比为1∶4.这是由惰性粒子喷动流化床的流动特性及粘性物料的干燥机理决定.     

喷动流化床射流穿透度智能拟合

在三维冷态试验台架上对喷动流化床射流穿透度进行了实验研究,得出了射流穿透度随喷口尺寸、载气密度、喷动气速的增大而增大,随静止床高、颗粒尺寸、颗粒密度、流化气率、载气黏度的增大而减小的结论.在实验研究的基础上利用最小二乘支持向量机对射流穿透度与喷动流化床主要设计参数之间的数值关系进行了智能拟合,并利用自适应遗传算法优化了最小二乘支持向量机的初始参数.通过15个预测样本的检验,最小二乘支持向量机模型的预测平均相对误差减小至4.0%,其性能大大优于常用的经验公式以及神经网络.     

高效菌糠干燥器的研究

采用高效喷动床干燥器来提高菌糠的干燥效果,并讨论了喷动床干燥器中床层高度的最小喷动速度,床层最大压降的影响,物料的干燥时间和入气温度对干燥的影响,确定了干燥装置的适宜操作条件。     

喷动流化床内木屑流动特性的研究(Ⅲ)--床锥底角的影响

为了开发喷动流化床生物质裂解反应器,建立了一床内径为150 mm的有机玻璃冷模实验装置,在室温下考察了不同喷动气和流化气流速时,床锥底角对床层流动特性的影响.就所考察的分别为60°、75°和90°的床锥底角,在其它条件相同时,颗粒循环量和床层压降随锥形角度先减少后增大.另外床锥底角对床层的稳定性也产生了一定的影响.结合实验现象发现对于本装置,床锥底角度为90°的分布板为最佳.     

微波加热喷动流化床高碳铬铁粉固相脱碳显微结构研究

以空气作为流化气体,在微波加热喷动流化床中对高碳铬铁粉进行固相脱碳,研究不同温度和保温时间条件下对物料显微结构的变化。试验表明,加热温度800℃、保温1h,高碳铬铁中粗大的(Cr,Fe)7C3开始分解,并产生少量(Cr,Fe)23C6-(CrFe),呈不规则星点状分布在(Cr,Fe)7C3晶粒内部;随着加热温度的提高和保温时间的延长,星点状的(Cr,Fe)23C6-(CrFe)逐渐变大,形成类蜂窝状结构;加热温度1 000℃、保温3h,粗大的(Cr,Fe)7C3晶体分解形成网络状结构。在微波加热喷动流态化条件下,高碳铬铁粉固相脱碳效果明显,反应均匀,能够有效抑制粘接失流现象。     

压力脉动法探究U型还原室内床层流化特性

U型还原室是铁矿悬浮磁化焙烧炉的核心装置,其内部物料流化特性尚不明确.为此,搭建冷态试验系统,采用压力脉动法探讨了初始床层高度、松动风速及物料粒度对流化室内物料流化特性的影响,通过功率谱密度分析了流化机理.结果表明:松动风速和物料粒度是影响初始流化速度的主要因素,而初始床层高度影响不大;流化室内压力脉动随初始床层高度和松动风速增大而减小,随物料粒度增大而增大;功率谱分析揭示了气泡形成、聚并及破碎是导致压力脉动的根本原因.研究结果为悬浮磁化焙烧试验过程中操作参数的设计及优化提供了理论和数据支持.     

燃料颗粒包覆过程冷态模拟的压强研究

包覆燃料颗粒是１０ＭＷ高温气冷堆球形燃料元件的核心。在直径为５５ｍｍ冷态模拟流化床中对核燃料颗粒的喷动状态进行了模拟研究。运用静压探针研究了床内压降随流化气体速度变化的关系以及压降的轴向分布。而且从压降－气体速度关系曲线进一步判别床内死区情况,运用余弦关系近似描述了压降的轴向分布。实验结果表明本研究对包覆工艺具有参考价值。     

导向管喷动流化床流动特性研究

在内径５０ｍｍ的冷模装置内，考察了喷动气和流化气流速、固体粒子加入量及导向管位置对床层流动特性的影响。发现喷动气的旁路现象对粒子循环速率、中心喷泉高度及床层压降都有显著影响。流化气的引入，可抑制喷动气的旁路趋势，促进了粒子的循环。还得出了计算粒子循环速率及喷泉高度的关联式。     

纳米TiO2添加FCC大颗粒的流化性能

通过添加较大粒径的催化裂化催化剂(FCC)颗粒来改善纳米TiO2的流化性能,测最床层压降和床层膨胀曲线,研究添加颗粒的添加量以及粒径对流化质量的影响,并用R-Z方程对流化后的体系散式化程度进行分析.研究结果表明:FCC颗粒的添加量达到30%后可以显著改善纳米TiO2的流化质量;当添加量增大到40%时,压降曲线更平滑,最小流化速度减小,床层膨胀比增大,散式化程度升高;FCC颗粒的粒径越小,流化效果越好;当粒径为109120 μm的FCC添加量为30%时,实现完全流化;当粒径为96～109μm的FCC添加量为20%,气速为11.04 mm/s时,床层基本实现完全流化,偶尔有少量沉积;而当粒径为75～80μm的FCC添加量为20%时,气速约为94.32mm/s即可以实现完全流化.     

基于Ergun方程的菱镁球团填充床层阻力特性实验

菱镁球团重烧竖炉内的气流流动分布较为复杂,获得料层阻力特性规律是开展竖炉内气体流动及气固换热过程研究的基础.从颗粒填充床的气体动力学出发,以Ergun方程为基础,首先系统测量了菱镁球团颗粒关键宏观特性——粒径分布、密度、球形度及空隙率;通过冷态实验修正了Ergun方程中黏性阻力系数和惯性阻力系数,获得了适用于描述菱镁球团床层阻力特性的关系式.结果表明:球形度及空隙率均随颗粒粒径的增加而增加;单位料层压降随气体流速的增加而增加,且增长趋势逐渐加剧,反之随着颗粒粒径的增加而减小.