水平管入口段内水煤浆流动特性数值模拟

以Eulerian多相流方法为基础建立了水煤浆流动的液固两相流体动力学模型,并对水平管入口段内水煤浆流动进行了模拟.模型采用颗粒动理学理论求解固相本构方程,采用RNGk-ε湍流混合模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动.针对水煤浆中煤粉颗粒的双峰分布特性,将煤粉看作2种大小不同的固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换.模型有效性通过Kaushal等试验结果和水煤浆的压降试验验证.通过模拟考察了入口段内速度及浓度分布过程和入口段长度的变化规律.结果表明:重力和颗粒间的相互作用对浓度和速度分布过程具有重要影响;固相体积分数在30%~49.5%范围内,入口段长度随浓度的增加而减小,随平均流速(0.2~5.0m/s)先增加后减小.     

新型流化床气溶胶发生装置及其特性

根据气固流态化原理,设计了一种实用新颖的流化床气溶胶发生装置.该气溶胶发生装置可以稳定地输出高粒子数浓度、空气动力学直径小于10 μm的气溶胶颗粒物.应用该装置对燃煤电站锅炉电除尘器粉煤灰进行了气溶胶化实验.实验表明,通过改变流化气体(氮气)流量、待气溶胶化的粉煤灰和青铜珠床料组成的混合物料的给料速率以及流化床床层物料中飞灰的掺混质量比,可以调节流化床气溶胶发生装置输出的飞灰粒子数浓度.测试结果表明:飞灰粒子数浓度呈双峰分布,2个峰值分别位于空气动力学直径为0.01～0.1 μm和0.1～10 μm的范围内;飞灰质量浓度随着颗粒粒径的增大而增加.     

催化剂在轮胎裂解中作用的研究

报道了催化剂在废轮胎裂解中作用．试验在热重天平上进行，气氛为氮气．在国内首次使用热重分析法（ＴＧ） 对５ 种过渡族金属的氯化物和氧化物作为催化剂在废轮胎裂解中的作用作了较详细的研究．发现它们可不同程度地降低裂解温度．     

新型等离子体点火燃烧筒研究

以装有150kW等离子体发生器的某等离子体点火试验燃烧器为例,应用数值模拟的方法对等离子体点火燃烧器的稳燃性能进行了研究,并提出了一种新型的径向/切向进风等离子体点火燃烧筒.研究结果表明,一次风速(风粉气流流速)、等离子体气流的穿透区域和煤粉浓度等是影响等离子体点火过程及煤粉着火燃烧的主要因素.径向/切向进风可以在燃烧筒内形成多向回流和旋流,使得风粉气流在燃烧筒内不仅有轴向速度,而且还有径向和切向速度,改变了轴向进风气流运动的单一性,增加了煤粉气流在筒内的停留时间,着火区域扩大,火焰充满度好,有利于燃烧筒内的稳燃.     

旋涡流化床颗粒运行和折析机理试验研究

对新近开发的旋涡流化床悬浮空间气固两相流动和颗粒扬析进行了理论分析和试验研究，阐明了旋涡流化床特的颗粒悬浮层的运动规律，得到了颗粒质量流率的分布特点，首次提出旋涡流化床扬析的机理，并对扬析过程进行了系统的研究，获得了使夹带和扬析速率最小时的最佳空气动力条件和二次风喷射角，在冷态试验装置上证实了旋涡流化床较强的颗粒分离作用，研究结果对旋涡流化床锅炉的放大设计和运行有重要参考价值。     

两段式气流床煤气化炉内熔渣壁面沉积数值模拟

为了研究我国自主研发的两段式干煤粉气流床气化炉内熔渣壁面沉积规律,对该气化炉进行了三维数值模拟.在合理假设的基础上,建立了基于Eulerian-Lagrangian模拟方法的炉内湍流多相反应流动模型,采用Realizable k-ε模型计算炉内气相湍流流场,应用颗粒轨道模型随机追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动与壁面沉积过程.通过数值计算获得了炉内气相流场、煤粉颗粒运动轨迹及其浓度分布,以及熔渣颗粒在炉膛壁面上的沉积率分布,揭示了该炉型内熔渣颗粒壁面沉积特性,并分析了不同进料方式对熔渣壁面沉积的影响规律.结果表明:两喷嘴对置进料使得熔渣主要沉积在喷嘴高度处两喷嘴之间的壁面上;四喷嘴对置进料使得一段壁面熔渣沉积率高于两喷嘴进料时的熔渣沉积率,且沉积率在圆周上的分布更加均匀,有利于形成均匀渣层对壁面进行有效保护;四喷嘴切圆进料使得炉内几乎所有熔渣颗粒都沉积在炉膛壁面上,且停留时间较短.     

造纸污泥热解试验和化学动力学研究

介绍了在热重天平上对造纸污泥所做的热重分析试验结果.热重分析包括相同温升率下不同终温和不同温升率两部分内容,得到各自的热解规律.根据热重分析结果得到热解反应化学动力学参数和热解残余物的燃烧反应化学动力学参数.研究结果对于掌握造纸污泥的焚烧特性、设计污泥焚烧炉有重要的指导意义.     

O_2/CO_2气氛煤粉粒径对PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉研究了煤粉粒径对可吸入颗粒物排放特性的影响.试验煤种为徐州烟煤,煤粉粒径分别为135～220 μm,91～135 μm,61～91 μm和0～61 μm;燃烧试验在1 123 K,O2/CO2气氛下进行.试验用荷电低压撞击器(ELPI)采集燃烧后的可吸入颗粒物.结果显示:煤粉粒径是燃烧过程中影响PM2.5 (2.5 μm以下颗粒物)生成的重要因素,粒径越小,生成的PM2.5越多;4种粒径煤粉燃烧后生成的PM2.5粒径分布都是相似的双峰分布,峰值点分别出现在0.2和2.5 μm左右.随着煤粉粒径的减小,S,Na和K几种元素的浓度值增加很大,Ca和Si的浓度值减少很多,而Fe的浓度值变化不大.粒径小于0.317 μm的颗粒可能通过气化-凝结机理形成,超微米颗粒则可能是通过亚微米颗粒凝聚、聚结和矿物质熔融、破碎、聚结形成.     

不同热解气氛煤焦结构及燃烧反应性

在水平管式炉上制得徐州烟煤在Ar, N2和CO2气氛下热解的煤焦,比较了其在元素组成、挥发分收率、化学组分、微观结构特性和孔分布特性方面的差异,并在热重分析仪上进行了燃烧试验,确定3种煤焦在O2+Ar, O2+N2和O2+CO2气氛下的燃烧动力学特性.结果表明:由于CO2对煤焦的气化作用,CO2气氛下煤热解较Ar或N2气氛下具有更高的挥发分收率;CO2气氛热解焦芳香族和烷基官能团含量均高于其他气氛热解焦,但羟基官能团含量比它们低;CO2气氛热解焦具有更丰富的2～4 nm的小孔结构,比表面积是其他气氛热解焦的100倍左右,比孔容积约为其他气氛焦的1.5倍.燃烧的化学反应动力学分析表明,不同气氛下煤焦燃烧均为一级反应,CO2气氛热解焦具有最小的活化能和指前因子.     

温度对天然焦蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验装置(φ50 mm、高1.6 m)上,考察了温度对沛城煤矿天然焦蒸汽气化产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分的影响,并与ASPEN PLUS模拟结果进行了对比.实验结果表明:反应温度是影响气化反应的主要因素,温度升高,煤气组分中H2和CO2含量下降,CO含量增加;当气化反应温度从850 ℃提高到1 000 ℃,碳转化率从10.25%提高到47.76%,产气量增加了4.3倍;H2和CO2的含量由63.0%和25.0%减少到59.8%和20.2%,CO含量由9.6%增加到18.5%;煤气热值从8.87 MJ/m3增加到了9.33 MJ/m3.应用ASPEN PLUS软件模拟天然焦-蒸汽气化反应过程,同时考虑碳转化率,其模拟结果与实验数据接近,误差在可接受范围内,因此ASPEN PLUS模拟对系统设计与优化具有参考意义.