两段式喷煤填充床内煤粉分布规律的试验研究

根据相似原理建立了1∶25的二维冷态填充床模拟高炉喷吹煤粉,通过试验比较了一段式喷煤和两段式喷煤条件下填充床内煤粉的分布规律和压差变化.结果表明:煤粉主要堆积在填充床下部,随高度的增加,煤粉的堆积量呈下降趋势.第二段喷入的煤粉大部分堆积于填充床边缘区域,中心区域堆积的煤粉主要为风口喷入.在喷煤量相同条件下,两段式喷煤时模型高度方向上煤粉分布更加均匀,填充床透气性得到改善;两段式喷煤与一段式喷煤相比,填充床内总压差下降了约29%,主要是填充床下部的压差显著降低;第二段喷入填充床内的煤粉对填充床上部的压差影响不大.     

未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究

对未燃煤粉在炉内的分布特性进行了二维模型实验研究·通过实验发现进入高炉的未燃煤粉主要聚积在气流流动缓慢和气流发生转折的区域或部位 ;在块状带 ,主要滞留在矿石层中·在煤气流主通道未燃煤粉难以聚积 ,对料柱的纵向透气性和压差影响不大·未燃煤粉积聚的不均匀性造成了局部横向压差增加 ,从而导致了煤气流的重新分布·特别是回旋区前方和前上方透气性恶化 ,使中心气流难以发展 ,促使软熔带向“平底的倒Ｖ型”或“倒Ｗ型”转变·未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究@刘新 @陈星秋     

软熔带类型对高炉内未燃煤粉分布影响的数值模拟

为了改善高炉炉况、降低未燃煤粉对高炉的负面影响,利用“Euler-Euler”法对高炉内未燃煤粉的堆积分布进行了数值模拟.考察了倒V型、V型和W型软熔带高炉内的未燃煤粉分布,以及软熔带形状对未燃煤粉分布的影响,并比较了三种软熔带高炉堆积未燃煤粉量的多寡和高炉各区域未燃煤粉堆积量.计算结果表明:未燃煤粉主要堆积在高炉软熔带下方;死料柱、风口回旋区下方、软熔区域、软熔带顶部和根部是未燃煤粉容易堆积的区域.W型软熔带是最佳的高炉操作模式,具体表现在:未燃煤粉在高炉内分布相对均匀; 在一定压差条件下可容纳较多煤粉.     

未燃煤粉在高炉内的分布特性的实验研究

对未燃煤粉在炉内的分布特性进行了二维模型实验研究·通过实验发现进入高炉的未燃煤粉主要聚积在气流流动缓慢和气流发生转折的区域或部位;在块状带,主要滞留在矿石层中·在煤气流主通道未燃煤粉难以聚积,对料柱的纵向透气性和压差影响不大·未燃煤粉积聚的不均匀性造成了局部横向压差增加,从而导致了煤气流的重新分布·特别是回旋区前方和前上方透气性恶化,使中心气流难以发展,促使软熔带向“平底的倒V型”或“倒W型”转变·实际操作中,应采取高炉各风口均匀喷吹和疏通中心的操作方针     

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。     

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。     

分子筛吸附干燥氢气的工艺条件优化

分子筛的吸附量与很多因素有关,文中就空塔气速、热边界条件、真空再生时间3个因素对分子筛吸附量的影响进行了实验研究,结果表明：实验范围内的空塔气速对吸附总量基本上没有影响,但是空塔气速对单位时间吸附量影响比较大;与自然对流情况相比,吸附床外部的绝热措施可以使吸附量提高95%左右;真空再生时间对吸附量影响比较大,并以5h为宜.     

纳米SiO2对粉质砂土抗剪强度的影响研究

纳米SiO₂具有改善颗粒的微级配、减少孔隙堆积、改变材料的微观孔隙结构等特点,因而在岩土工程领域土层加固方面具有广阔的应用前景。为了评价纳米材料对粉质砂土的改良效果,在不同纳米SiO₂掺量(0、0.5%、1.5%、2.5%和3.5%)和不同法向压力(50kPa、100kPa、200kPa和400kPa)下开展一系列直剪试验。结果表明：掺入纳米SiO₂后,粉质砂土的抗剪强度具有显著的提高,随纳米SiO₂掺量的增加,土的抗剪强度按线性逐渐增大。纳米SiO₂掺量在0%～3.5%范围内变化,对颗粒间的摩擦作用影响不显著,内摩擦角增长幅度较小,增长率不超过10.9%;对粘聚力的改性效果显著,粘聚力由38kPa增加到72kPa,增长率达到148.3%。通过SEM扫描,发现纳米SiO₂对土颗粒具有包裹作用和填充作用,包裹作用对土颗粒间的摩擦性能具有一定的改善作用,填充作用显著改善粉质砂土的粘聚力。本研究对天然粉质砂土地基加固或采用粉质砂土换填法施工具有一定的工程指导意义...     

新型输液90°弯头结构流固耦合特性

采用双向耦合法研究了一种新型流体脉动衰减弯头,讨论了结构参数对其流固耦合特性的影响.结果表明:原始弯头内总压差为29.50627 kPa,内部流场极不均匀,其最大变形量为20.689μm,最大应力为180.08 kPa,变形方式是两侧拉长、中间向里凹陷,呈双椭圆形,对其具有"拉直"效应;当导流器按黄金比例排列,片数为2,横截面弯曲半径为200mm,出口延长度为40mm设计时,优化结构内总压差为10.707 87 kPa,比原始弯头减小了63.71%,但该结构最大变形为330.39 μm,最大应力为1 569.10kPa;最终方案增加导流器片数至3片,导流器厚度为3 mm,优化后结构内总压差为12.46956kPa,比原始弯头减小了57.74%,其最大变形为20.898 μm,最大应力为259.80kPa,且内部流场均匀.     

烧结余热回收竖罐内固定床层的阻力特性

利用自制的固定床气固流动实验装置,研究气流通过余热回收罐体内料层的阻力特性,得到影响料层阻力特性的主要因素及其影响规律。研究结果表明,影响罐体内料层阻力特性的主要因素有颗粒表观流速、床层填充特性参数(颗粒直径及其分布、罐体的直径等)、床层温度等。其中,单位料层高压力损失随颗粒表观流速的增加呈二次方关系增加,随颗粒直径的增加呈指数关系衰减;临界雷诺数与床层几何因子呈线性关系,并随颗粒直径的增加呈线性关系增加;颗粒表观流速为1.0~2.5 m/s时,烧结矿单位料层高压力损失为0.33~1.72 kPa。     

结构化反应器床层中两相流动特性实验研究

以空气-水为介质,分别以喷嘴和填充直径1mm玻璃珠的30cm高的床层为分布器,在表观液速为0.0522～0.1306m/s,表观气速为0.0739～0.5171m/s,气液并流向下的操作条件下,测定了0.1m直径塔中,孔径分别为1.1和2.1mm的2种结构化催化剂床层中的总压降和液含率等流动参数。结果表明,床层总压降随着表观气速、表观液速的增大均增大。液含率随着表观气速的增大而减少,随着表观液速的增大而增大。通过对2种分布器的比较可以发现,相同条件下,以喷嘴为分布器的床层总压降和液含率比以玻璃珠为分布器的床层总压降和液含率小。比较2种床层可知,相同条件下,结构化催化剂的孔径越小,其床层总压降与液含率越大。此外,建立了能较好预测两相摩擦因子以及液含率的经验关联式,偏差在±15%以内。     

利用气-固流化床对磨煤机返料中硫铁矿的分选实验

由于硫铁矿的存在,燃煤机组中磨煤机磨损严重,同时硫铁矿的燃烧又产生大量二氧化硫等污染气体,增加了电厂运行成本,因此提出利用气-固流化床对磨煤机返料进行筛选,降低硫铁矿含量。以贵州某电厂磨煤机返料为实验对象,利用流化床实验台进行流化分选,研究流化风速和压降对分选效果的影响。结果表明,流化效果比较理想,分离出来的重产物全硫含量为15.5%,铁元素含量为9.01%,灰分含量为72.3%,可以脱除大部分硫铁矿等不可燃物质,减少了磨煤机磨损,降低了电厂运行成本。     

烧结矿余热回收竖罐内气体流态的实验研究

采用对Ergun型方程无量纲化的方法对气体通过烧结矿床层的流态进行了研究,考察气体表观流速、烧结矿颗粒直径和床层空隙率对床层内气体压力降的影响,进而探讨床层内临界颗粒雷诺数随颗粒直径的变化规律.研究结果表明:当颗粒直径一定时,床层内单位料层高压力降随气体表观流速的增大呈二次方关系增大.当气体表观流速一定时,单位料层高压力降随颗粒直径和空隙率的增大呈指数关系衰减.床层内临界颗粒雷诺数随床层几何因子的增大呈指数关系减小,且临界颗粒雷诺数实验预测公式的平均计算误差在5%以内,显示了良好的预测性能.     

气体通过内置不同液体分布器吸收塔的压降实验研究

压降是吸收塔设计及操作的重要参数,吸收塔内置不同结构的液体分布器时产生压降情况不同。为此,搭建1.2 m吸收塔实验平台,基于不同液体分布器,针对气速与喷淋密度对整塔及局部内件压降的影响进行实验研究。结果表明,吸收塔中分布器、填料、集液器等部件压降都较小,绝大部分压降集中在除沫器部分;吸收塔内置管式和槽式分布器时,整塔压降随喷淋密度增大有下降的趋势,整塔压降随气速增大而变大。在1 326 m~3/h和1 329 m~3/h的气速下,整塔压降峰值分别为0.45 k Pa和0.445 k Pa。吸收塔内置新型管槽式分布器,整塔压降随喷淋密度增大基本上保持不变,整塔压降同样随气速的增大而变大,在1 350 m~3/h气速下整塔压降峰值为0.375 k Pa,相比内置管式和槽式分布器有较大的优势,且在不同喷淋密度下表现更加平稳。经计算,u=1 362 m~3/h时,吸收塔内置新型管槽式液体分布器相对于内置管式和槽式分布器的整塔压降分别降低16%和12%。     

旋转填充床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。利用空气水系统对旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。结果表明,旋转床干床压降比湿床大;进口压降随气量增大而增大;内腔压降随液体加入突然减小;出口压降随气量增大而增大,随转速增大而减小,随流体加入而突然增大,填料层压降随气量和转速增大而增大,当流 入时,先减小,后增大。     

微膨胀床反应器压降及轴向扩散特性研究

以多孔的球、齿球和三叶草形催化剂为填充颗粒,考察了微膨胀床反应器的床层压降及液相总的和局部的轴向扩散特性。结果表明,3种催化剂床层压降都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;球形催化剂的床层压降最大,三叶草形催化剂的床层压降最小。通过示踪-响应法测定示踪剂在微膨胀床反应器中的停留时间分布,求取了床层总的和局部的彼克列数Pe。结果表明,3种催化剂总的彼克列数都随表观液速的增大而增大,随表观气速的增大而减小;局部的彼克列数随着催化剂床层轴向高度的增加而减小。3种催化剂床层的总的彼克列数大小依次为:球形最大,齿球形次之,三叶草形最小。     

微膨胀床反应器内气液分布设备性能数值模拟

用VOF数值模型方法,对适用于上流式微膨胀床反应器内的气液分布设备进行了数值模拟研究,并与实验结果进行了对比。考察了气液分布设备对气液两相的分布作用,包括分布器内的动态流动特征和流动形态。同时考察了气泡的大小、上升速度、压力降随着表观气液速的变化规律。结果表明：(1)选用VOF数学模型,可以清晰准确的模拟出气液分布器的动态流动特性和气液分界面,可以指导气液分布器的优化设计;(2)气泡的上升速度随着表观气速和表观液速的增大而增大;气液分布器出口气泡的直径随着表观气速的增大而增大,随着表观液速的增大而减小;截面平均气含率随着表观气速的增大而增大,随着表观液速的增大而减小;气液分布器的压降则随着表观气速的增大而减小,随着表观液速的增加而增大;(3)相对于表观液速的变化,气液分布器对表观气速的变化敏感度更高,表观气速更影响分布器的工作负荷。     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

大颗粒流化床内压力波动现象的仿真研究

应用离散颗粒模型对大颗粒气固两相流化床系统进行了仿真研究 ,在完全流态化条件下对压力波动现象进行数值模拟。结果表明 ,压力波动的范围和频率与流化床内两相运动状态密切相关。随着床内颗粒相湍动的加剧 ,压力波动不断加剧 ,床内压降随表观气流速度的增加略有减少。对大颗粒流化床压力波动的模拟为进一步研究流化床稳定操作提供了有力的依据     

油页岩气体热载体干馏炉内布气均匀性的冷态试验

为研发新型油页岩气体热载体干馏炉布气方式,自主设计并搭建了干馏炉的干馏段的冷态试验台。对不同料层厚度和不同布气方式下的炉内速度分布和料层阻力进行了试验研究。试验结果表明:炉内流速分布情况为中心流速最小,边壁处流速最大;且中心向边壁流速先增大后减小再增大。与进气管方向相同的布气管周边的速度最大,其次是四周与进气方向垂直和成45°夹角的布气管,与进气管方向相反的布气管周边速度最小;满料时四层布气比两层布气时速度分布更加均匀。炉内中心处料层阻力最小,边壁处阻力最大;且沿半径方向先增大后减小再增大。布气管顺序排列比交叉排列时炉内料层阻力大。