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。     

炼焦煤调湿流化床料层流化特性实验研究

为研究流化床煤调湿流化机理,优化工艺参数,改进和开发流化床煤调湿装置,采用有机玻璃制成流化床冷态实验台对颗粒料层流化特性进行研究,对生产实际用煤的4种不同粒径范围的颗粒分别用3种初始料层高度进行分组实验研究。给出不同实验条件下的流化速度、床层高度、颗粒平均粒径、压降等参数的流化特性曲线,得出各条件下的临界流化速度,并分析影响临界流化速度的主要因素及其相互关系。通过线性回归得到临界流化速度与颗粒平均粒径平方根呈线性关系的预测公式,并根据量纲分析法给出应用条件更广的准数方程。研究结果表明:由线性回归所得预测公式与系数显著性好,有较高的可靠性;得到临界流化速度与阿基米德准数0.25次方呈线性关系的预测公式,这可对设计和操作煤调湿装置提供较可靠的参考依据。     

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.     

不同含水率下污泥流化特性试验研究

在流化床试验台上,对某造纸厂污泥颗粒在9种不同含水率下的流化特性进行了研究。试验结果表明:随着污泥含水率的增大,临界流化速度u_(mf)逐渐增大,床层压降波动变大,流化变得不稳定,流化状态由散式流化向聚式流化过渡。当含水率大于38%时,穿孔和沟流极易发生,污泥无法流化。由于不同种类的污泥流化性质差异较大,前人试验条件各不相同,有关u_(mf)的计算还没有统一的公式。基于试验数据,介绍了两类常用的u_(mf)经验公式,比较后采用更优的模型推导出了此类污泥的u_(mf)计算公式。其他种类污泥的u_(mf)计算公式可参考本文方法较快得到。     

脉动流化床干燥玉米的试验分析

在脉动流化床上对玉米进行了干燥试验,分析了入口风温、风速、频率、床层料厚四个因素对干燥过程的影响规律．得出玉米在脉动流化床上干燥时,当脉动频率为6Hz时,脉动流化干燥性能最好;风速以6．3m／s为宜,当风速能够使床层物料产生脉动流化时,在此基础上改变风速,对传热传质不会有明显的影响;料层厚度对脉动流化干燥的影响最大,在保证床层物料能够流化的基础上,料层越厚越好;考虑减少单位热耗,应该适当降低风温;只考虑增加去水速度时,应该适当提高风温．     

床料对固废流化床颗粒混合特性的影响

在横截面为200 mm×200 mm、高1 200 mm的方形截面冷态流化床反应器中,对4种异型模拟固体废弃物颗粒在不同床料辅助流化下的分布特性进行了试验研究.结果表明,床料密度对床层内颗粒混合的影响较大,床料密度的增大使固废颗粒的浮升趋势显著增强,单种固废颗粒在床层内的分布特性取决于床料密度与此种颗粒密度的比值ρb/ρp,且对4种固废颗粒考察后发现,当ρb/ρp≈2.4时,床层混合最为理想.床料粒径的增大同样增强了固废颗粒的浮升趋势,但提升幅度相对较小.床料体积分数增大有利于床层内颗粒的稳态混合,为保证固废流化床内良好的流化混合质量,床料体积分数应大于80%.     

稻草及木屑与煤二元混合颗粒的流化特性

为获得生物质与煤混合颗粒的最小流化速度(Umf)与混合颗粒流化时的分离特性,借助高速摄像仪、压力在线采集系统等对稻草及木屑两种生物质与煤二元混合颗粒的流化特性进行了研究。当生物质掺混比(质量分数)低于5%时,二元混合颗粒的流化性能与煤粉单独流化接近,甚至在一定程度上提高了流化质量;但随着生物质颗粒与煤颗粒的粒径差异增大以及生物质掺混比增大到10%左右,二元混合颗粒流化质量变差,逐渐出现分离和穿孔等现象。随着混合颗粒中生物质掺混比的增大,最小流化速度随之增加。基于实验研究结果,提出了用于预测生物质与煤二元混合颗粒最小流化速度的改进模型。另外研究还表明随着生物质掺混比的增大,混合颗粒离析程度加剧,床层出现不稳定流化现象。     

高碳铬铁粉冷态喷动流化特性试验研究

设计了喷动流化床试验装置,研究了不同物料粒径和物料质量的高碳铬铁粉冷态喷动流化特性,考察了最大床层压降、最小喷动流化速度、床层空隙率与物料特性之间的变化关系。试验结果和分析计算表明,在同样条件下,高碳铬铁粉在喷动流化床中的起始静床层高度大于最大喷动床床层高度时,物料才具有典型的喷动流化特征;物料密度、物料粒径是影响喷动流化形态的主要因素;最大床层压降随物料质量、物料密度的增加而增大,随物料粒径的增加趋于增大;最小喷动流化速度均随物料质量、物料粒径的增加而增大;床层空隙率随喷动流化气体流量的增加而增大,物料质量对粗颗粒物料的床层空隙率影响较大,对细颗粒物料的床层空隙率影响较小。根据高碳铬铁粉的冷态喷动流化特性和形态变化,得出了高碳铬铁粉混合物料的喷动流化床操作相图。     

Geldart D类颗粒在狭缝型分布板流化床的流化特性研究

采用自主研发的狭缝型分布板流化床,对Geldart D类颗粒物料核桃壳(2~2.8,mm)的流化特性进行了实验研究.结果表明:与传统多孔型分布板相比,空床时狭缝型分布板的分布板压力降较小,加入物料时狭缝型分布板的床层压力降大,更多的能量用于物料的流化,特殊的瓦楞结构也可改善物料的流化特性;Geldart D类颗粒物料在狭缝型分布板流化床内流化效果较好,相应的床层膨胀比也较大.     

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.     

加煤铬铁矿粉流化床流化性质和还原行为

探讨了粉状铬铁矿在流化床内的流化性质、还原过程和加煤条件。通过实验,得到流化过程中煤粉与铬铁矿粉的相对分布规律,给出使煤粉沿流化床高度方向较均匀分布的条件,测试了流化还原气组成、空塔流速、外配煤量、还原时间及还原温度等因素对铬铁矿粉化还原的影响规律。给出还原条件局部优化结果。     

高压浓相粉煤气力输送

在高达700kg/m3的高压气力输送试验台上,用氮气进行煤粉高压浓相粉煤气力输送试验研究.分别在不同的总输送差压、煤粉含水率、风量和压力等条件下进行了输送试验,考察操作参数对煤粉质量流量、固气比和单位管道长度的压损等气力输送特征参数的影响.结果表明:随着总差压和流化风流量的增加,煤粉的质量流量增大;当流化风流量较小时,煤粉质量流量受流化风的影响较大,随着流化风流量增大,流化风对煤粉质量流量的影响变缓.固气比随着注入速度的增大先增大后减小,随着总差压的增加而增大;其他输送参数相同的条件下,输送压力越高,煤粉的质量流量和固气比就越大;随着含水率的增加,煤粉的质量流量逐渐减小;在输送相图中,相同煤粉湿度下,输送压损随表观速度的增加先减小后略有升高;相同表观速度下,煤粉含水率越低,压力损失越大.     

钛渣流态化氯化流动特性的数值模拟

基于双流体模型,结合钛渣的物性参数,采用Fluent软件对钛渣流态化氯化过程的数学模型进行了模拟,通过不同的临界流化速度,对钛渣流态化氯化的流动特征进行了研究。结果表明:Grace修正公式适合钛渣流态化氯化最小流化速度的计算;在最小流化速度下,床层首先形成乳相,随着流化时间的延长,在中部形成小气泡;在完全流化速度下,床层首先经历节涌过程,然后进入完全流化。     

Cold-state spout-fluidizing characteristics of high-carbon ferromanganese powders

The spout-fluidizing characteristics of high-carbon ferromanganese powders with different sizes and masses were studied via a plexiglass spout-fluidized bed with an inner diameter of 30 mm and a height of 1000 mm. The relationships between bed voidage and such parameters as bed height, particle size, fluidizing air velocity, and air flow were obtained. Experimental results show that the powder material with high density can be fluidized in the spout-fluidized bed where the particle size is a key factor influencing the quality of fluidization.     

煤粉在流化喷吹罐内流化行为

利用自行研制的煤粉输送性能测定装置，研究了煤粉在流化喷吹罐内的流化行为。结果表明：煤粉在流化喷吹罐内的流化是一个逐步实现的过程，煤粉实现流化的实际临界流化速度大于理论临界流化速度，根据煤粉的运动状态，煤粉的流化过程可以分为固定床、流化床和气流床三个阶段。     

布风板孔径对流化特性影响的数值模拟及试验

 采用双欧拉流体模型与颗粒流动理论相结合的方法,对3 种不同孔径布风板下颗粒流化效果进行数值模拟,获得颗粒的流态化特性。同时通过流化床反应器冷态实验,验证了孔径对流态化特性曲线的影响。结果显示,在1、2、3 mm 孔径的布风板中,孔径越小,最终压力降越大,同时临界流化气速越低;1 mm 孔径下床层的膨胀较为显著,流化床中气泡所含固体体积分数较低,且漏料最少,同时减小孔径有利于颗粒做规律性的循环运动,从而促进物料混合;流化稳定后,在静床层高度以上的位置上,颗粒体积分数随着高度的增加而迅速下降,且1 mm 孔径的下降趋势最平缓,颗粒分布较均匀;颗粒在流化床内的径向分布为典型的环-核结构,且孔径越小,核区的颗粒速度越低,而环区速度越高。     

流化床燃烧棉秆与床料的混合特性及混合质量评判标准

论述了10～100mm长度的棉秆与弱酸性床料的混合流化特性,研究了棉秆长度、床料粒径、配比和流化风速等因素对混合均匀程度的影响.试验结果表明:长度100mm以下特别是50mm左右的棉秆,与粒径为0.6～1mm的床料,在配比为2%(初始质量分数),流化数大于3时,能较均匀地混合流化;但流化数大于7时,混合均匀程度有所降低.棉秆与床料的不同配比对混合均匀程度也有影响,棉秆的质量配比越小,混合得越均匀,所以设计流化床锅炉时流化风速、静止床高要选择合理,否则会影响到密相区的稳定燃烧.提出了秸秆流化床燃烧时,秸秆与床料混合质量的评判标准,并介绍了混合均匀度的概念.在一定的试验条件下,当混合均匀度小于1.4时,秸秆和床料混合比较均匀,能够适合流化床燃烧.     

固废流化床异型颗粒与床料共流化特性

建立了截面0.2 m×0.2 m、高1.2 m的固体废弃物流化床冷态实验装置,选取4种形状、尺寸和密度差异较大的异型颗粒模拟固体废弃物,床料为粒径0.18 mm的石英砂.采用压力信号和快速CCD图像分析相结合的方法,重点考察了不同种类和比例的异型颗粒与床料共流化时的压降特征、流动结构和最小流化速度,并提出了该体系最小流化速度的新关联式.结果表明,异型颗粒与床料共流化时,升速压降曲线波动大且易低估最小流化速度,而降速压降曲线较为平滑,类似纯床料流化,可用于确定最小流化速度;最小流化速度随异型颗粒体积比和特征密度的增大而增大,与静止床高变化无关.关联式的预测值与实验结果及国内外其他一些研究者的实验值吻合得较好,平均相对误差为14.7%,可适合于多种类异型颗粒与床料共流化体系.     

黏性与非黏性颗粒在流化床中的气泡行为模拟

运用离散单元法对黏性与非黏性D类颗粒在气-固流化床中的气泡行为进行研究,分析了气泡在流化床内的产生、长大过程以及黏性力对气泡产生的影响.结果表明:流化速度将影响气泡的产生,而黏性力的作用将推迟气泡的产生;与非黏性颗粒相比,D类黏性颗粒在流化过程中所产生的气泡尺寸减小,上升速度变慢,气泡周围的压力增大、运动速度减小;另外,气泡周围的压力和颗粒运动速度对黏性力较为敏感.