煤粉高压密相气力输送特性

在输送压力可达4.0MPa,固体输送流率达840kg/h的仓式泵高压气力输送试验装置上进行粉煤高压浓相气力输送试验研究.考察了流化风量、充压风量、输送总差压对煤粉输送量、固气比的影响.研究表明:随着流化风量的增大,煤粉输送量逐渐增大,固气体积比先增大然后减小;当煤粉在发料罐内被充分流化后,再加大充压风量,固气体积比逐渐减小,而煤粉输送量略有增加;输送总压差对煤粉输送量有显著影响,随着总压差的增加,煤粉输送量呈线性增加.研究结果对高压超浓相气力输送系统的设计、运行和控制具有指导作用.     

水平弯管高压密相气力输送数值模拟

针对水平弯管高压密相气力输送,基于Euler/Euler双流体模型,引入Vescovi摩擦应力模型、颗粒动理学理论以及Huilin-Gidaspow曳力模型,同时结合Johnson Jackson壁面模型构建了水平弯管高压密相气力输送两相流模型.并用所得模型对水平弯管进行了模拟计算,获得了其力学机制和管道流场信息.模拟结果表明:颗粒自上游水平管进入弯管后,在管道外壁面附近逐渐形成高浓度区域,颗粒间摩擦应力以及颗粒与壁面剪切应力迅速增大;颗粒由弯管进入下游水平管后,管道外壁面高浓度区域逐渐消失,并在流动过程中,颗粒逐渐沉降,管道底部颗粒间摩擦应力以及颗粒与壁面间剪切应力相应增大;模拟预测的水平管段流型与ECT图基本吻合;模拟预测弯管段和水平管段压降均与试验值相符合,误差在14%以内,证实了模拟的可靠性.     

浓相气力输送粉煤灰的实验研究

在内径为80mm，长为210m的水平和垂直输送管道中进行了高压流态化浓相气力输送粉煤灰的实验研究。是到了浓相气力输送粉煤灰的输送特性参数及其影响因素，为粉煤类排放的进一步研究和应用打下了基础。     

双组分高压密相煤粉气力输送数值模拟

采用基于Euler/Euler双流体模型的单组分气固两相流动力模型对高压密相气力输送进行了数值模拟和分析.并在该模型的基础上进行修正,建立了双组分气固多相流动力模型.同时应用双组分模型对高压密相气力输送进行数值模拟,并结合单组分的模拟结果进行了对比分析,获得了不同粒径的煤粉颗粒在高压密相气力输送过程中的流动特性.模拟结果发现:2种模型模拟所得的各管段流型相似,均能与试验ECT图结果相吻合,但采用双组分模型能更精确地计算水平管段和垂直管段的压降.与单组分模型相比,双组分模型计算精度提高了3%~4%.     

基于ESMD的浓相气力输送颗粒静电信号分析及速度测量

针对浓相气力输送中颗粒相的复杂流动特性,采用极点对称模态分解方法分析静电环状和弧状阵列信号.研究了多种工况下输送系统启停过程和过渡过程中不同分解模态静电信号的能量和频率分布信息特性,提出了一种新的浓相气力输送颗粒速度测量方法,并进行实验验证.研究结果表明,环状电极静电信号的能量分布信息能够用来判断输送系统在启停过程中颗粒流动的稳定性;弧状电极静电信号的能量信息可用来判断管道内颗粒相的分布情况.文中提出的静电信号瞬时频率颗粒速度测量方法相比于空间滤波测速法,其特征系数的相对标准差至少降低58%,表明该速度测量方法可以稳定并准确测量浓相气力输送颗粒速度.     

高压浓相煤粉气力输送差压信号多分辨分析

为了探究高压浓相气力输送过程中时频空间的内部特征,利用六尺度多分辨小波分析对试验差压信号进行时频分解.引进能量、Shannon熵和标准差STD作为特征量对气固两相流频域空间进行分析.分析表明:浓相气力输送过程中,差压信号中的能量主要分布在低频区,Shannon熵从高频到低频上呈先减小后增大分布趋势.在相同的试验压力条件下,随着表观速度的增大,低频所占据的能量份额减小,信号脉动向高频移动;高频d1和d2的Shannon熵和a6上的STD增大,低频d4~d6上的Shannon熵和d1~d6上的STD减小.为进一步研究流型辨识及流动稳定性提供了新方法.     

加压粉煤气力输送试验研究

通过建立加压粉体气力输送试验系统并进行加压粉煤气力输送试验,重点考察了表征气速、输送背压和粉体流量对管道压损的影响。结果表明:不同输送背压和粉煤流量下,粉煤加速压降、垂直到水平弯管、水平到垂直弯管和水平弯管压损与粉体流量Gs和表征气速Ug的乘积呈近似线性关系,其中水平到垂直弯管压损随GsUg变化最大;水平、垂直和倾斜管段附加压损随着表征气速的增加而逐渐减小,粉煤流量比输送背压对附加压损影响更大;附合压损系数是Re、Fr和气固比μ的函数,通过拟合得到的附加压损公式和总压损公式的预测值也与试验值吻合均良好。     

高压密相石油焦和无烟煤的混合输送特性

在自主搭建输送压力可达4.0 MPa的高压密相气力输送实验台上分别进行石油焦和无烟煤的输送实验及不同质量配比的石油焦和无烟煤混合输送实验,揭示在不同的总输送差压下粉体物性及操作参数对流动特性和输送稳定性的影响规律。研究结果表明:在相同的输送条件下,相同粒径的石油焦的输送量远小于无烟煤的输送量,且石油焦的输送稳定性比无烟煤的输送稳定性差;保持相同的输送条件,混合物料的输送量和输送稳定性均优于石油焦的输送量和输送稳定性,但比无烟煤的差;随着混合物中无烟煤质量比例的提高,气力输送的输送量增大,但输送稳定性未得到显著提高。     

浓相气力输送粉煤灰颗粒速度的研究及应用

浓相气力输送中,固体颗粒的速度是一个重要参数,关系到系统的能耗、物料与管道磨损等重要问题,它与物料的物理性质、输送装置的特点、输送气体的物理性质以及输送气体的速度等参数有关。采用粉煤灰作为输送物料,在管内径为80mm,长度为202．87m的浓相气力输送实验台上,借助多台智能差压／压力变送器等仪器设备对固体颗粒速度进行了实验研究,并对实验数据进行了理论分析,得到了沿程颗粒速度的修正公式。最后,结合工程实际提出了相应的对策。     

小流量煤粉浓相气力输送特性

煤粉气力输送的稳定性严重制约着煤粉燃烧的效率及稳定性,研究了以干燥空气为载气的上出料发送罐小流量煤粉浓相气力输送系统的一般规律,即给煤率随特征参数如流化风量、补气器位置、发送罐压力、补充风量和L型提升管直径的变化。实验结果表明:流化风量增加,给煤率和固气比均先增大后减小;补气器位置的间距增加,给煤率先增大后减小;发送罐的压力增加,给煤率增大;补充风增加,给煤率减小,固气比减小;给煤率在一定范围内与L型提升管的面积成正比。在优化的流化风量和补气器位置的情况下,通过调整发送罐压力、补充风量可实现上出料发送罐小流量煤粉浓相气力输送的连续稳定运行,且给煤量连续可调。     

气固两相流输送特性的试验研究

为了研究柱塞式气力输送气固两相流的输送特性,对实际的工业气力输送系统进行1∶1实验台改造,首先进行了粉煤灰在输送管内的流动模式试验;然后进行粉煤灰输送压力、输送质量流量特性试验;最后考察了主进气流量、补气流量、助吹气流量对粉煤灰输送量、固气比的影响.研究表明:柱塞式气力输送流动模式以密相栓柱流为主,其灰栓长度为0.8-2.3m,移动速度约为2.8-11.3m/s;输送压力与输送流量成双曲线特性,且随着气量的增加输送量增大;主进气流量起主导作用并与输送粉煤灰质量流量成单调上升抛物线关系,与固气比成上凸抛物线关系即先增大后减小.研究结果对柱塞式气力输送系统的工程设计、运行和理论研究提供依据并具有指导作用.     

负压差立管内气固两相流的气相流动特性

对负压差立管内气固两相流的气相流动特性进行了分析，并基于滑落速度与空隙率的线性关系，建立了立管内气相速度的计算模型，给出了气体流量与相关参数的关联式。分析结果表明，负压差立管内气固两相流中气体来源于出口端进入的流化床流化风和入口端下行颗粒夹带的气体。气流大小和方向的变化主要受颗粒质量流率和立管负压差的影响，存在一个气流方向改变的临界颗粒质量流率GSC。当颗粒质量流率GS〈GSC时，流态是稀密两相流态，气体上行，成分是上行的流化风；GS〉GSC时，流态是浓相输送流态，气体下行，成分是下行颗粒夹带的气体，这个气体量随颗粒质量流率的增加而增大。模型计算结果与实验数据一致。     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

正压浓相气力输送系统输送特性的实验研究

对工业规模的正压浓相气力输送系统,在完全模拟实际工况的条件下,进行了固粒气力输送运行特征和操作参数的试验研究。对输送距离为200m的正压浓相气力输送运行特性作了比较全面的定量描述和分析,试验结果揭示了气力输送的运行效率及其与输送参数的关系;澄清了某些工程中的提法;获得了最佳的运行工况点。所得结论可成为系统运行和新装置设计时主要参数的确定依据。     

水平管粉煤密相气力输送压差信号的小波分析

水平管中密相气力输送的压差信号间接反映了水平管中的流动状态，本文用小波分析方法对粉煤密相气力输送的压差信号进行了分析，发现粉煤在水平管中密相输送的压差信号存在分形，分形维数为1.2～1.5。     

工业级MIP提升管反应器气固两相流动特性的数值模拟

以工业上多产异构烷烃催化裂化工艺(MIP)装置的提升管反应器为研究对象,采用欧拉-欧拉双流体模型对反应器的气固两相流动行为进行三维冷态数值模拟。采用计算流体力学(CFD)模拟方法分析了预提升段、一反段和二反段的气固流动特性,并对比了催化剂颗粒入口的质量流量与原料油入口的质量流量之比(剂油比)分别为6、7、8时反应器内的流动特性。模拟结果表明MIP提升管反应器内存在典型的非均匀流动特点。随着剂油比的增加,催化剂颗粒的轴向速度降低,固相体积分数增加。     

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.     

负压差立管内气固两相流的气相流动特性

对负压差立管内气固两相流的气相流动特性进行了分析,并基于滑落速度与空隙率的线性关系,建立了立管内气相速度的计算模型,给出了气体流量与相关参数的关联式.分析结果表明,负压差立管内气固两相流中气体来源于出口端进入的流化床流化风和人口端下行颗粒夹带的气体.气流大小和方向的变化主要受颗粒质量流率和立管负压差的影响,存在一个气流方向改变的临界颗粒质量流率Gsc.当颗粒质量流率Gs＜Gsc时,流态是稀密两相流态,气体上行,成分是上行的流化风;Gs＞Gsc时,流态是浓相输送流态,气体下行,成分是下行颗粒夹带的气体,这个气体量随颗粒质量流率的增加而增大.模型计算结果与实验数据一致.     

基于静电法的气力输送局部流动特性R/S分析

利用静电电极的局部敏感特性,使用四电极静电传感器对气力输送过程中管道截面局部流动状态进行研究,运用R/S法提取颗粒运动微观特征。研究结果表明:当表观气速上升,静电信号Hurst指数随之下降,颗粒运动复杂度升高,Hurst指数对输送气速变化引起的颗粒运动状态改变具有很好的表征效果。在水平管道截面内,上侧区域静电信号Hurst指数远比左侧、右侧及下侧区域的高,说明上侧区域颗粒运动复杂度较低。当管内流型发生变化时,下侧区域静电信号Hurst指数的相对变化最明显,可以反映颗粒沉积过程。R/S分析法为气力输送流型的研究提供了一种有效的判断方法。     

曳力模型对水平管高压密相气力输送模拟的影响

在欧拉-欧拉方法的基础上,引入Dartevelle摩擦应力模型、修正的颗粒动理学理论,采用考虑摩擦应力项的JohnsonJackson固相壁面边界模型以及Realizable k-ε-k_p-ε_p气固湍流模型对水平管高压密相气力输送进行了数值模拟,并考察了Huilin-Gidaspow曳力模型、Mckeen曳力模型以及构建的三段式曳力模型对数值模拟结果的影响.结果表明:与其他2个曳力模型相比,采用三段式曳力模型所得的模拟结果不仅精准地预测了水平管压降及水平管压降随补充风量的变化规律,其相对误差在-3.7%～+5.2%以内,而且更加合理地反映了水平管高压密相气力输送各流动形态的输送特性.采用三段式曳力模型预测的水平管固相体积浓度分布与ECT图相吻合,从而证实了三段式曳力模型更适用于模拟水平管高压密相气力输送.