凹型布风板流化床气、固动力特性试验—扬析

本文介绍了在0.2×0.5×2.64m沸腾床模拟台上气——固动力特性的冷态试验,包括颗粒在床层中的运动规律、颗粒的扬析及床内气流动力场。所用物料有玻璃珠、溢流渣和石英砂。分别就双组分和宽筛分床料作出了各种单因素对扬析速率常数的关联曲线和幂函数表达式;利用回归分析建立了各因子的综合无因次关联式,揭示了颗粒扬析的基本机理及沸腾床内的一般规律。利用凹型布风装置,改变了床层气固动力结构,实现了改善颗粒燃烬度、提高燃烧效率的预期设想。     

废催化剂气流加速度分选CFD-DEM模拟

基于气流加速度分选理论,运用CFD-DEM耦合的手段,通过标准k-ε模型、Eulerian多相流模型对沸腾床外排废催化剂分选进行模拟,得到分选柱中催化剂分离状态及流场变化,探究分选机理和颗粒运动特性。研究发现,分选柱流场和颗粒运动均呈现周期性变化,活性100%和50%的催化剂经过约9个周期运动后可实现分离。沸腾床外排废催化剂分选实验的结果表明,分离效率随气速的增加呈现先增后减的规律,催化剂活性差越大,其最佳分选效率越高,最高可达89.0%,模拟物料的分选效率达80.1%。实验值和模拟值吻合,证实了气流加速度分选实现催化剂活性分级的可行性。     

厦门城区秋季不同粒径大气颗粒物的微观形貌分析

应用场发射扫描电镜(FESEM)研究了厦门城区秋季(2013年11月)不同粒径大气颗粒物的微观形貌及其元素组成特征.结果表明,厦门城区的大气颗粒物主要有烟尘集合体、飞灰颗粒、矿物颗粒、生物颗粒等.在粗粒径范围(>2.5μm),不规则矿物颗粒占多数,主要来自路面或建筑扬尘;细粒径颗粒物(<1.0μm)主要为大气二次反应产生的含硫、含氮颗粒,以及燃烧排放的烟尘集合体.飞灰颗粒和烟尘集合体在不同的粗、细粒径段都有存在.2013年秋季厦门城区大气污染以化石燃料燃烧、机动车尾气、扬尘为主,是今后大气环境防治中的主要控制对象.     

粉煤锅炉刚玉质炉衬结渣特性实验研究

采用了光学显微镜,X射线衍射等方法对煤粉气流燃烧过程在刚玉质炉衬上的渣样进行了测试,并就渣样的形貌及结晶特性、渣样成分与刚玉之间的高温烧结特性进行了分析研究.研究结果表明:煤粉气流焦炭颗粒着火燃烧时释放出的CO使焦炭颗粒处于还原性气氛中,降低了灰渣熔融温度,增强了熔融煤灰与炉衬之间的粘结作用;煤灰中的Fe2O3、CaO、TiO2等晶核剂在煤粉燃烧过程中对刚玉质炉衬上的灰渣结晶程度的影响明显,Al2O3对刚玉质炉衬上熔融煤灰冷却过程的成核结晶的作用不明显;灰渣的结晶度较好地反映了灰渣与刚玉质炉衬粘结作用,在焦炭颗粒着火燃烧的区域,煤样Ⅰ和煤样Ⅱ灰渣的结晶度达到最小,分别为49%、32%左右.图4,表3,参15.     

燃煤沸腾床埋管传热系数的试验研究

本文在试验的基础上,着重说明和分析燃用宽筛分(0～8mm)燃料时,在沸腾床层中沿高度和宽度方向传热系数的变化规律;讨论埋管管径、煤种、燃煤颗粒直径、沸腾床温度以及埋管管壁温度对传热系数的影响:提出了低压和中压沸腾锅炉埋管管壁传热系数的推荐值.     

非等温边界层中相间相互作用实验研究

应用三维粒子动态分析仪(PDA),测量了水平流动非等温边界层中气固两相间相互作用的特性.结果表明,颗粒使气流温度边界层变薄,强化了壁面与气流间的传热;颗粒质量流率对相间作用有较大影响,随颗粒流率的增加,颗粒对气流平均速度和湍流的影响增大.颗粒和气流相互作用在不同方向上呈各向异性;颗粒对气流垂直方向的脉动影响较大;颗粒改变了气流雷诺应力在壁面附近的分布,对湍流的拟序结构产生了较大的影响.     

极区夏季中间层顶尘埃颗粒的生长及数密度分布

中间层顶部是大气层温度最低的区域,过饱和水汽凝结成冰晶(尘埃)颗粒,进而吸附电子形成非均匀密度分布层,造成雷达波的强烈回波.对此现象起因的研究曾引起众多探讨但尚无定论.这里以外大气层下落的微陨石颗粒和以中层底部随气流上升的烟尘颗粒为凝结核,根据尘埃颗粒与水汽分子的碰撞吸附效应建立颗粒的生长模型,研究变质量的颗粒在重力和中性气流拖曳力作用下的运动和生长过程.结果表明,颗粒半径随时间线性增长,颗粒的运动速度与半径之间存在复杂的关系,对于半径在一定范围的初始凝结核,颗粒在运动过程中可以反弹,即速度方向逆转.根据通量守恒计算了尘埃颗粒的粒子数密度随高度的分布,结果表明,由于初始凝结核大小具有一定的分布以及存在反弹效应,边界层附近可形成陡峭的密度分布(小尺度密度结构).该结构有利于形成强的雷达回波.     

硒元素在低热值电厂燃烧残余物中的分布与环境贡献

对煤泥、煤矸石低热值电厂的不同燃料、除尘器飞灰及渣中痕量元素硒进行研究。化学分析表明,硒在颗粒较粗的除尘器飞灰中亏损,而在细颗粒飞灰中显著富集.粗、细飞灰含硒量的差异与飞灰的颗粒大小和形态有关,细小飞灰中存在较大比例的蜂窝状结构,增加了比表面积,吸附能力显著提高.由于锅炉构造和燃烧特征不同,与煤粉炉相比,循环流化床锅炉底渣中硒的亏损更加强烈.通过物质平衡计算,燃烧后的硒近80%～90%存在于除尘器飞灰当中;6.60%～15.23%的硒随气流和烟气细飞灰直接排放入大气;渣中硒含量较低,对于环境的影响很小.脱硫剂石灰粉的使用,在燃烧过程中产生的CaO不仅吸收了SO2还可与高温产生的SeO2气体进行反应,将大部分硒捕获在除尘器飞灰中,降低了硒的挥发性.然而排放入大气的硒活性最高,随着电厂的运行,排放量亦将非常显著,应进一步加以控制.     

沸腾燃烧锅炉的临界速度

在我国,能源的主要来源是煤,沸腾燃烧锅炉能较好地燃用劣质煤,并将在我国动力工业中迅速得到发展.临界速度u_(mf),的计算在沸腾燃烧锅炉的设计中是很重要的.但是,目前国内外发表的u_(mf)计算公式,在同样的床料特性下,应用不同公式计算时其结果相差甚大.本文针对这个问题在一个常压沸腾床气模试验台上进行了试验研究工作,通过试验,论证了各计算公式在不同范围内的适用性,并建议采用最满意的计算公式C.Y.Wen和公式.但是,当采用小颗粒占少数的双组分物料或混合物料时,建议按下式计算平均粒径:     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

1139t/h超临界切圆锅炉气固两相流动数值模拟

为研究1139t/h四角切圆燃烧锅炉炉内气固两相流动问题,采用标准k-ε模型和DPM模型数值研究3种典型负荷下炉内流动特性及固体颗粒运动轨迹.研究结果表明:在不同负荷下四角射流均能形成稳定切圆,但炉内气流偏斜严重易引起水冷壁的结渣;100%负荷下在炉膛壁面产生漩涡,颗粒对水冷壁造成冲刷;炉内合适的煤粉粒径能够保证煤粉在炉内的停留时间.研究结果对锅炉的热态燃烧调整提供理论依据.     

气流床煤气化渣的特征

运用TGA、XRD技术及可燃物含量测定方法,对气流床煤气化生成的粗渣和细渣的矿物组成、可燃物含量及反应活性进行了对比分析.结果表明:气化温度对粗渣的矿物组成有明显影响,对细渣的矿物组成影响甚微,细渣中可燃物含量较粗渣高的原因在于细渣的停留时间较粗渣短;细渣中可燃物与CO2反应的活性较粗渣低,但反应级数高于粗渣;可燃物在渣样中分布不均,其中细渣的可燃物含量随颗粒尺寸的增大而增加,而粗渣中可燃物含量随颗粒尺寸的增大而减少.     

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.     

主动脉动气流分选机理及流场模拟

通过分析不同雷诺数流型下颗粒运动阻力系数的差异,考虑主动脉动气流流场中颗粒运动所受到的附加质量力作用,分别得出斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程.对直径和密度不同,但空气动力学特性相同的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,并优化动力学模型参数.在此基础上,应用颗粒高速动态分析系统对示踪颗粒的运动规律进行分析,研究主动脉动气流分选优于传统气流分选的机理.研究结果表明,数值模拟与示踪颗粒的实验室分选试验结果具有很好的一致性,低密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于8%,高密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于5%.     

粗颗粒土颗粒破碎影响因素试验研究

通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验,对粗颗粒土的颗粒破碎特性进行了研究,并分析了粗颗粒土母岩性质、级配、围压及应力状态对颗粒破碎的影响.结果表明:粗颗粒土的母岩强度或细颗粒含量越高,或粗颗粒土的浑圆度越好,颗粒破碎率越小;随着围压和应力的增大,粗颗粒土的颗粒破碎率也呈增大趋势.     

缩放喷管内的气固两相流动和缩放喷管长度的研究

采用一元流动理论和拉格朗日方法,研究了用于气、固两相分离试验装置的缩放喷管内,被气流拖曳的颗粒加速率与颗粒大小和缩放喷管长度的关系.研究表明,在气流参数和缩放喷管长度不变的情况下,被气流拖曳的颗粒越大,颗粒在缩放喷管出口处的速度就越低;在颗粒加速率相同的情况下,颗粒越大,所需的喷管长度就越长.为了更好地实现气、固两相分离,颗粒在缩放喷管出口处的速度应该足够大,因而缩放喷管就应该足够长.     

基于脉动气流的不同颗粒流化特性研究

为了获得更适合细粒煤分选的介质,降低分选误差,为提高分选效果提供理论依据,利用脉动流化床,通过控制气流的脉动频率及气流速度,分别测量Geldert A、B两种颗粒组成床层的压力波动和密度特性,研究床层颗粒的流化效果。结果表明:Geldert A类颗粒的流化特性曲线中由于颗粒相互粘附出现的突破点随着脉动频率增加消失,在脉动频率为3.49 Hz时,最小流化速度的极小值为5.68 cm/s,Geldert B类颗粒在脉动频率为5.24 Hz时,最小流化速度的极小值为10.0 cm/s,Geldart A类颗粒易于流化; Geldert A类颗粒压力信号受气泡及气流干扰出现二次波动,压力信号由床层底部到顶部幅值出现耗散,幅值降低,波形混乱,周期性不明显;此外,两种颗粒密度标准差随频率及气速的增大均先减小后增大,Geldert A类颗粒密度标准差较Geldert B类小,床层均匀性好。     

低旋流多喷嘴燃烧器性能实验

对燃气轮机低旋流多喷嘴燃烧器的性能进行了实验,分析了当量比和喷嘴出口气流速度对燃烧室压力脉动、排温和排放的影响.结果表明,低旋流多喷嘴燃烧器运行时存在稳定燃烧区、不稳定燃烧区和回火区.随着当量比的减小多喷嘴燃烧趋于不稳定,压力脉动幅值增加,主频降低.随着喷嘴出口气流速度的增加,燃烧趋于稳定,压力脉动幅值减小,主频增加.喷嘴出口气流速度大于12m/s时,多喷嘴燃烧器不存在不稳定燃烧工况.低旋流多喷嘴燃烧器NOx排放与绝热火焰温度呈对数线性相关,且NOx排放随火焰温度的变化比单喷嘴小.     

喷动床导向管内粗颗粒的动特性

喷动床是处理粗颗粒物料的高效反应器．应用粒子图像测速仪（PIV）研究了喷动床导向管内粗颗粒物料的运动规律，测量了粗颗粒物料的瞬态流场及湍流度分布．粒子运动速度基本是轴对称的，轴心处速度最高；而在近壁处低，当喷动气流速度增加时粒子湍流度也增加，轴心处湍流度高于近壁处的湍流度．管中的流动湍动十分剧烈，湍流度始终很大，这加强了气流和物料间的热量和质量的传递．     

水平肘管内气固两相流动特性的研究

本文通过对弯管内气固两相流动的数值计算,建立了固体颗粒在惯性离心力的作用下,从气流中向弯管外侧壁面分离的规律与斯托克斯准则数和颗粒在弯道内运动角度的关系.对水平肘管内气固两相流动特性进行了实验研究,得出在 R_0/d 分别为2和4、一次风速分别为15m/s 和20m/s、煤粉平均粒径为50～60μm、煤粉浓度为0. 2kg/m~3的工况下,当煤粉-空气混合物流过弯头的角度≥45°时,约有80%以上的煤粉颗粒沿弯管外侧形成一股高煤粉浓度的气流流出.这一结果与数值计算结果较吻合.实验与理论计算结果为开发煤粉浓缩燃烧技术提供了重要的理论依椐.