燃烧过程中脱挥发分引起煤颗粒破碎的研究

从理论上分析了燃烧过程中脱挥发分引起的煤颗粒破碎机理,并通过模型预测了脱挥发分过程中球型颗粒内部的压力和应力分布,研究了颗粒大小、温度等几个因素对脱挥发分引起的破碎的影响,研究表明,煤颗粒的挥发分含量越高、炉膛内的温度越高,颗粒越容易破碎;颗粒越小,发生破碎需要的时问越短,但是极小的颗粒可能不会发生脱挥发分破碎,这和颗粒内部的对流孔径有关;此外,挥发分含量极小的颗粒,可能不会发生脱挥发分破碎。     

氢氧焰燃烧制备纳米二氧化硅的团聚现象及流化特性

利用氢氧焰燃烧合成的纳米二氧化硅颗粒,研究了其自发团聚现象及流化过程中的二次团聚行为,考察了流化床床层压降随操作气速和温度的变化,以及颗粒表面能及热处理温度对起始流化速度的影响。结果表明：在范德华力等粘性力作用下,纳米二氧化硅颗粒形成团聚体,团聚体粒度随二氧化硅颗粒表面吸附水分的增多而增大;纳米二氧化硅颗粒在流化过程中,一次团聚体在流体力作用下进一步团聚形成二次团聚体;流化停止后二次团聚体解体,此时纳米二氧化硅的团聚行为与流化前无明显差异;热处理温度对纳米二氧化硅颗粒起始流化速度影响不大,但纳米二氧化硅颗粒的起始流化速度随颗粒表面能的减小而显著降低,而且颗粒的表面处理对床层塌落与膨胀行为具有重要影响。     

煤焦膨胀特性与残灰颗粒物的形成

研究了煤焦的膨胀特性及其对1~5μm残灰颗粒物生成的影响.将一种烟煤筛分为小于63μm,[63~100)μm和[100~200)μm三种粒径,并在实验室沉降炉中进行了热解和燃烧实验,反应温度分别为1 373 K,1 523 K和1 673 K.利用激光粒度分析仪和扫描电子显微镜等对热解和燃烧产物进行了分析.研究结果表明,该种烟煤由于含有较高的镜质组成分,在热解过程中表现出明显的膨胀特性,而且煤粉粒径越小,其镜质组含量越高,因此在热解过程中膨胀越厉害,形成的煤胞型颗粒越多.膨胀厉害的煤焦在燃烧过程中很容易发生破碎,形成更多的1~5μm残灰颗粒物.     

纳米TiO2添加FCC大颗粒的流化性能

通过添加较大粒径的催化裂化催化剂(FCC)颗粒来改善纳米TiO2的流化性能,测最床层压降和床层膨胀曲线,研究添加颗粒的添加量以及粒径对流化质量的影响,并用R-Z方程对流化后的体系散式化程度进行分析.研究结果表明:FCC颗粒的添加量达到30%后可以显著改善纳米TiO2的流化质量;当添加量增大到40%时,压降曲线更平滑,最小流化速度减小,床层膨胀比增大,散式化程度升高;FCC颗粒的粒径越小,流化效果越好;当粒径为109120 μm的FCC添加量为30%时,实现完全流化;当粒径为96～109μm的FCC添加量为20%,气速为11.04 mm/s时,床层基本实现完全流化,偶尔有少量沉积;而当粒径为75～80μm的FCC添加量为20%时,气速约为94.32mm/s即可以实现完全流化.     

碰撞诱发颗粒团聚及破碎的力学分析

有别于以往对颗粒团聚问题宏观而粗略的研究,提出从微观受力的角度探索颗粒团聚及破碎的机理。对循环流化床内运动颗粒的全受力分析表明,一般流化条件下,影响颗粒团聚及破碎最主要的作用力为弹性力和vanderWaals力。通过建立基本的Newton运动学方程并结合材料力学可以推导出碰撞变形过程中弹性力和vanderWaals力随碰撞时间的变化规律;进一步对比两者在碰撞过程中的相对大小可对颗粒团聚和破碎的趋势进行力学解释。     

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。     

压力作用下颗粒页岩快速燃烧过程的实验研究

利用压力热重仪对抚顺和茂名页岩颗粒进行了快速燃烧实验，以此来模拟油页岩在沸腾炉内的燃烧过程。考察了粒径、温度、压力等因素对燃烧过程的影响．所用的样品粒径为３～１１ｍｍ，燃烧温度７００～９００℃，压力为０．１～０．９ＭＰａ，利用总包一级燃烧反应模型对实验数据进行了处理，得到了较为满意的结果。     

超临界流体技术进行熔融肉豆蔻酸的微粉化

设计和搭建了一套能够进行熔融物制备固体微颗粒的实验装置,利用超临界CO2以及超临界N2制备肉豆蔻酸的超细微粒,研究预膨胀压力、预膨胀温度、喷嘴大小对颗粒大小以及粒径分布的影响.结果表明:在研究范围内,随着预膨胀压力(8～16 MPa)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变小和粒径分布变窄;随着预膨胀温度(50～70℃)的增加,肉豆蔻酸颗粒粒径变大和粒径分布变宽;喷嘴大小(60～120μm)对肉豆蔻酸颗粒几乎没有影响;使用超临界CO2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为不规则形状,但颗粒可以方便地控制在0.5～2μm内;使用超临界N2制备的肉豆蔻酸颗粒形貌为球状,颗粒可以控制在0.5～20μm内.     

假颗粒现象及其对再生铝镁碳制品性能的影响

对用后铝镁碳砖再生颗粒料的组成和结构特点进行显微分析,并通过改变混料方式以及不同粒度再生料的加入量研究假颗粒对再生铝镁碳制品结构与性能的影响.结果表明:用后铝镁碳砖再生料中含有约40%与废砖相组成和结构相似、骨料与基质并存于同一颗粒的二次颗粒,即所谓的"假颗粒",假颗粒的组成、结构及外形的均匀程度均远不如一次骨料颗粒;混碾可使用后铝镁碳砖再生料中假颗粒发生二次破碎,且粒度越大,发生二次破碎的颗粒数量越多;假颗粒二次破碎导致再生制品的粒度组成发生改变,进而影响其密度和耐压强度.     

气固流化床中颗粒碰撞压力研究

在完全流化状态下,采用膜式压力应变传感器、多通道数据采集仪测定了不同颗粒在不同床层位置上颗粒的碰撞压力时间序列,并采用PV4A型颗粒速度仪测量相应气速和空间位置上的空隙率。通过对颗粒碰撞压力时间序列的均值分析和功率谱分析,得出影响颗粒碰撞压力的因素和颗粒碰撞压力时间序列的频域特性。     

城市生活垃圾在流化床中的流动特性

为了建立城市生活垃圾在循环流化床中燃烧的模型,该文选取了几种生活垃圾的典型组分,通过冷态流化实验研究了它们在流化床中的流动特性。实验发现床料的作用使得不同垃圾流化特性趋于一致,保持在密相区运动;垃圾对床料的流化有抑制作用。该文选取聚乙烯塑料颗粒做为生活垃圾的代表,建立了床料与塑料类物质相互作用模型,定量地描述了床料对于塑料颗粒的作用,并以此为基础,探讨了塑料颗粒在循环流化床密相区内的运动规律。     

煤流化床燃烧过程中大颗粒的碎裂行为

流化床燃烧中破碎特性影响了焦炭的燃烧．利用下行气流振动床代替流化床，研究了煤的碎裂特性．根据岩相的不同，把大同煤分为亮煤(C)和暗煤(D)，以了解床温、停留时间和振动强度对碎裂特性的影响．实验结果表明，不同煤岩的碎裂不同；较高的温度、较长的停留时间、较大的振动强度可以强化碎裂．     

煤燃烧固氟技术的工业试验

采用热力学计算分析煤燃烧过程中钙基固氟剂固氟反应平衡过程，探讨钙基固氟剂燃烧固氟的可行性及耐高温复合钙基固氟剂的开发原理，进行钙基固氟剂流化床和链条炉燃烧固氟工业试验。结果表明：流化床燃烧时石灰石固氟效果明显，在Ca／F=60～70时，脱氟率可达66．70％～70．00％，石灰石的添加量和粒度对固氟效果有显著的影响。对于工业链条炉，利用工业废料开发的耐高温复合钙基固氟剂固氟效果显著，在Ca／F=65—80时，脱氟率达57．32％～75．19％，在燃煤过程添加石灰石和钙基固氟剂具有固氟固硫的双重作用。     

稻谷壳流化床的燃烧特性

介绍了稻谷壳的物理化学特性及热重试验结果，与煤燃烧特性进行对比，阐述了稻谷壳燃烧过程中，挥发分与焦炭分阶段燃烧的概念；并通过燃烧试验提出了独特的以纯稻谷壳流态化燃烧方式为主的组合燃烧方式，为纯稻谷壳流态化燃烧锅炉设计和运行提供了理论依据。     

片状化石燃料的循环流化床燃烧(Ⅱ)--片状颗粒在循环流化床的运行表现和片状颗粒在密相区和稀相区的行为

测试了燃烧京西无烟煤循环流化床锅炉的实际运行参数,分析了颗粒度分布、球形度变化等特征对锅炉运行的影响.研究了片状无烟煤颗粒在循环流化床燃烧过程中的行为.研究表明,颗粒的片状形貌对炉膛密相区和稀相区的颗粒度分布、平均悬浮密度分布有着重要影响,是造成炉膛温度大幅度波动和扬析量大幅度波动的直接原因.     

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置，在一定表观气速条件下，研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流。根据对黏结失流影响程度的不同，可将矿粉颗粒分为三个粒径区间：中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒；还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒；还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒。分别对他们不同的影响机理进行了分析。研究还发现在正常流化条件下，随着矿粉颗粒粒径的增大，还原失流后床层的膨胀幅度会减小。     

离心流化床干燥器流体力学性能的研究

分别研究了干燥转鼓转速、物料粒径、床载量、颗粒密度和形状系数对离 心流化床压降和临界流比速度的影响，提出了计算流化床层压降的修正式和 临界流化速度的准数关联式，为进一步研究此设备的干燥性能打下了基础．