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.     

CO2/N2高压密相输送弯管压降特性实验研究

在高压密相气力输送实验装置上,研究了兖州烟煤在CO2和N2作为输送介质时,输送管路中水平弯管和垂直弯管压降的特性,以及云南褐煤煤粉含水率对水平弯管和垂直弯管压降的影响.结果表明:在系统压差相同,输送介质为CO2和N2时,水平弯管压降随表观气速U的下降而逐渐减小,CO2时煤粉体积分数比N2时小;垂直弯管压降随U的下降而减小,当U下降至5.3 m/s时,N2下垂直弯管压降达到最小值,CO2下没有出现压降最低拐点,CO2时垂直弯管的压降比N2时略高.由实验还发现,煤粉中水的质量分数增加会导致煤粉颗粒间相互粘黏、团聚,致使N2和CO2下水平弯管压降增大,垂直弯管压降小幅降低.通过模化理论和实验分析获得了不同输送介质下水平、垂直弯管的固相附加压损系数的拟合公式,由该式得到的弯管压降与实验吻合良好,误差在±5％以内.     

气相有明显压缩性的密相输送的研究

使用煤粉和氮气作为介质，对气相具有明显压缩性的长距离密相输送进行了实验研究，并建立了一个与实验结果吻合较好的理论模型．     

石油焦与油页岩混合燃料流化床的着火特性

对石油焦与油页岩混合燃料的着火特性进行了试验。在流化床(CFB)中对2号混合燃料(油页岩与石油焦质量比3∶7)采用床下油枪点火,在冷态条件下,当底部床层温度增加到420℃左右时,少量燃料颗粒着火燃烧;待床层温度升到650℃时逐渐减少投油量,可使试验燃料顺利着火并稳定燃烧。当油页岩与石油焦的质量比为3∶7时,混合燃料的着火特性完全满足流化床运行要求;燃料挥发分含量是其着火温度的主要影响因素,除1号混合燃料外,其他4种混合燃料挥发分均大于茂名石化CFB锅炉设计烟煤的挥发分,2号混合燃料着火特性优于该CFB锅炉设计烟煤。     

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%.     

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.     

石油焦与油页岩混合燃料流化床燃烧污染物排放特性

将石油焦和油页岩以不同比例混合的混合燃料在1 MW CFB试验台上进行燃烧试验,并对烟气污染物排放数据进行分析。结果表明,通过在硫含量(质量分数)超过6%的石油焦中掺混一定比例的油页岩,可以使混合燃料中的硫含量降低到3%以下,这种混合燃料可以作为CFB锅炉的燃料;采用合理的钙、硫摩尔比和锅炉床层温度,完全可以使混合燃料烟气污染物的排放质量浓度满足国家环保规范要求。     

双室流化床煤气化炉的密相循环特性

建立了双室并列流化床煤气化炉密相循环理论模型，推导了计算两床间颗粒循环量的表达式，对密相循环技术进行了实验研究；分析和讨论了影响密相循环的因素及其操作条件，模型计算值与实验值吻合较好，为双室流化床煤气化炉的设计和操作提供了理论依据。     

双室流化床煤气化炉的密相循环特性

建立了双室并列流化床煤气化炉密相循环理论模型，推导了计算两床间颗粒循环量的表达式，对密相循环技术进行了实验研究；分析和讨论了影响密相循环的因素及其操作条件，模型计算值与实验值吻合较好，为双室流化床煤气化炉的设计和操作提供了理论依据．     

气刀操作条件对密相栓流气力输送的影响

以高密度聚乙烯为对象,进行了密相栓流气力输送的中试研究,结果表明:输送压力、气刀的操作周期、充气时间与断气时间的比值对输送气速、输送能力、固气比等均有较大的影响.     

脉冲气力输送——一种粉粒料低速高浓度密相输送的新技术

粉粒料的散装输送,大体上可分为机械输送和气力输送两大类。气力输送是利用气流实现粉粒料的管道输送。若按混合比(每公斤气体所能送走多少公斤的物料量)来分,一般认为在5以下的为稀相气力输送,5以上的为密相气力输送。近年来,随着密相输送技术的新进展,在密相输送中,又按其物料移动速度的高低和混合比的大小,将其分为一般的密相输送和低速(一般速度为5米/秒以下)、高浓度(混合比大于40)     

湍动流化床内密相的总体循环与气体混合

在内径２００ｍｍ，高５５００ｍｍ的流化床内，采用点源反向示踪的方法，利用气相色谱分析仪连续取样分好了湍动流化床内密相的浓度分布。实验表明，湍动流化床的密相除进行总体循环运动外，还存在着激烈的返混。密相内的气体混合行为可用二维扩散模型描述，表征混合程度的扩散系数可通过非线性估值求得，其值与流化气速呈线性关系。     

氧化钙对褐煤和无烟煤热解特性影响

为研究CaO对褐煤和无烟煤热解特性影响,采用实验室小型固定床反应器对锡林郭勒褐煤(X)和宁夏石嘴山无烟煤(SH),进行热解实验,研究了CaO对热解三相产物分布规律影响。实验结果表明:在500~600℃时,添加2%CaO后褐煤热解生成CO_2的产率小于未添加CaO煤样热解生成CO_2的产率,添加CaO与否对其他3种气体H_2,CH_4,CO产率影响不大;与未加入CaO的褐煤煤样相比,加入CaO的褐煤煤样在相应温度下热解气相产物产率小幅度降低,且随着热解温度的升高,加入CaO的褐煤煤样气相产物产率增加速率大于未加入CaO的褐煤煤样。褐煤脱挥发分主要在600℃之前的热解阶段,而对于无烟煤来说,CaO在中温热解阶段对挥发分的脱除具有促进作用。对于褐煤半焦来说,加入2%CaO一直作为灰分存在半焦中,且随着热解温度的升高,褐煤半焦在高温时反应活性较高,发生热缩聚反应,导致半焦中有机质含量降低,以上2种原因直接导致褐煤半焦灰分升高;对于无烟煤来说,灰分增加主要是由于CaO的加入。     

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Johnson&Jackson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.     

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.     

风速对超临界-密相二氧化碳泄露扩散特性的影响

CO_2管道输送是碳捕集、利用与封存(carbcn capture, utilisation and storage, CCUS)技术中最为重要的一环,安全性是其重要指标,而CO_2泄露的高浓度窒息性,是其最重要的潜在威胁。以某油田CO_2管道输送工况为背景,对超临界-密相CO_2泄漏放空特性进行研究。通过模拟不同风速时CO_2管道泄露后的CO_2浓度变化与扩散距离,确定管线距沿线居民区应大于16.2 m,最终对管道建设及泄漏后的事故救援给予指导。     

竖直上升管的煤粉密相气力输送阻力特性的实验研究

煤粉密相气力输送是气流床煤粉气化工艺中的关键单元技术。通过实验室装置(管径20,50mm)和半工业化装置(管径42mm)的煤粉密相气力输送竖直上升管压降测试,建立了可用于煤粉密相高压气力输送竖直上升管道的压降预测模型,总体偏差在±20%以内,可满足工业装置设计和优化操作的需求。固相静压降占总压降比例达35%~70%,体现了高浓度输送特性;且在管径一定的条件下,与固相弗洛德数近似成线性关系。在固相弗洛德数和管径一定的条件下,可通过竖直上升管压降估算出相应的固相质量流率,从而为工业装置上煤粉质量流率在线测定提供一定的参考。     

原油混合输送的分析研究

不同油种原油按一定比例混合输送实现热油管道每年近8个月常温输送,给长输原油管道输送三高原油探索出一条新的输送模式,找到了三高原油输送节油、节电的新途径.     

电动潜油离心泵输送气液两相介质的理论压头和理论特性曲线

电动潜油离心泵(简称电泵)输送气液两相介质的试验研究成果已在文献[1]中给出。为了建立电泵输送气液两相介质的基本工作理论,本文推导了输送气液两相时电泵的理论压头和理论特性曲线(压头—排量特性曲线)的分析表达式。