大颗粒气固流化床的流化特性

通过冷态试验，对利用流化床煅烧水泥新技术中所涉及到的大颗粒气固流化床的相关特性进行了研究。研究结果表明：大颗粒气固流化床平稳地运行在鼓泡床阶段，但较易发生节涌现象，适合浅床操作，且操作流化数较低；对流化床压降脉动的分析可知，采用具有较宽粒度分布的大颗粒物料，有利于改善流化床的流化质量。     

大颗粒气固流化床的流化特性

通过冷态试验,对利用流化床煅烧水泥新技术中所涉及到的大颗粒气固流化床的相关特性进行了研究。研究结果表明:大颗粒气固流化床平稳地运行在鼓泡床阶段,但较易发生节涌现象,适合浅床操作,且操作流化数较低;对流化床压降脉动的分析可知,采用具有较宽粒度分布的大颗粒物料,有利于改善流化床的流化质量。     

D类粘性颗粒流化粘结规律

为可视化研究流化床中的粘结行为,采用石蜡颗粒作为实验原料,动态模拟了D类粘性大颗粒的流化与粘结过程。实验结果表明:由正常流化到死床,可以分成2个阶段;第1个阶段是速度较慢的粘结核的形成及长大阶段,第2个阶段是速度很快地形成粘结块及死床阶段。然后,对压力信息进行了分析,发现采用平均压降来监测粘性大颗粒的早期结团在压力测点选择正确后具有适用性,但不能给出具体的数值变化量来界定粘结的开始及粘结程度。     

磁流化床中铁磁颗粒流化特性的数值模拟

针对磁流化床中颗粒浓度高,相互作用强的特点,在双流体模型的基础上,引入颗粒流的动力学理论,对床内铁磁颗粒在不同工况下的流化特性进行数值模拟.计算结果表明:在无磁场或弱磁场作用下,床内多处产生气泡,颗粒呈鼓泡流化状态;在适度磁场作用下,磁场对颗粒的作用明显,可以抑制床内气泡生成,实现颗粒的稳定流化.增大气体表观流速比后,磁场的调节作用相对减弱,颗粒不能实现稳定流化.与试验数据比对,二者吻合较好,数值模拟结果较好地反映磁流化床中颗粒的流化行为.     

纳米SiO2颗粒在二维声场流化床中的流化特性

以原生纳米SiO2颗粒为物料,在横截面为130×10mm2、高为500mm的二维床中,研究了外加声波频率和声压对纳米颗粒流化特性的影响。结果表明:无声场时,流化过程中会出现裂纹和沟流,临界流化速度较高,有明显的颗粒带出;适当的低频强声波的引入能很好地抑制甚至消除沟流,大大降低流化床中纳米颗粒聚团的尺寸,使之在低气速下实现稳定流化,从而显著改善纳米颗粒的流化质量。     

ECT测量A类颗粒初始流化特性

利用电容层析成像技术对Geldart A类颗粒流化性质进行研究。研究结果发现:流化床中固体质量分数随着气速的变化趋势与压力波动变化趋势具有一定的相似性,即固体质量分数的突变点与压降的突变点一致,据此可以推断出Geldart A类的最小流化速度,为流化床基础流化特性研究提供新的研究手段。     

固废流化床异型颗粒与床料共流化特性

建立了截面0.2 m×0.2 m、高1.2 m的固体废弃物流化床冷态实验装置,选取4种形状、尺寸和密度差异较大的异型颗粒模拟固体废弃物,床料为粒径0.18 mm的石英砂.采用压力信号和快速CCD图像分析相结合的方法,重点考察了不同种类和比例的异型颗粒与床料共流化时的压降特征、流动结构和最小流化速度,并提出了该体系最小流化速度的新关联式.结果表明,异型颗粒与床料共流化时,升速压降曲线波动大且易低估最小流化速度,而降速压降曲线较为平滑,类似纯床料流化,可用于确定最小流化速度;最小流化速度随异型颗粒体积比和特征密度的增大而增大,与静止床高变化无关.关联式的预测值与实验结果及国内外其他一些研究者的实验值吻合得较好,平均相对误差为14.7%,可适合于多种类异型颗粒与床料共流化体系.     

湿颗粒的振动流化特性实验研究

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒振动流化床可以显著改善床层内的沟流现象,使流化更稳定.降速过程中,固定床阶段湿颗粒振动床床层压降ΔP明显大于湿颗粒普通流化床压降,而在第2流化阶段两者压降相近;同时,湿颗粒振动流化床压降随含液量的增加先降低后增加.在湿颗粒振动床中,随着振动强度的增大,最小流化速度减小;随着含液量上升,最小流化速度先增加后下降;随着颗粒粒径的增大,最小流化速度增加.最后得出了D类湿颗粒振动流化床最小流化速度的计算关联式.     

双组分颗粒系统流化特性的试验

在Ф129mm的有机玻璃流化床中，对玉米芯、木屑和稻壳的流化特性进行了较为系统的试验研究，并对流化床炉渣和河砂两种不同粒径的惰性粒子的加入进行了对比试验，在理论分析的基础上，得出了双组分混合颗粒系统的最小流化速度的经验公式．试验结果表明，惰性粒子的加入量应多于20％（质量分数），惰性粒子与生物质在粒径比较相近的情况下，经验公式计算所得的最小流化速度与实测值吻合较好．     

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。     

生物质与惰性颗粒流化特性的实验研究

生物质的流化转化是获取生物质能的重要方法之一,单纯的生物质不易流化,在生物质中加入惰性颗粒(石英砂)形成双组份混合物可实现流化.因此有必要对生物质及其与惰性颗粒的流化特性进行研究.该论文在冷态(室温)的条件下,采用降速法,对稻壳,油菜秸秆以及它们相对应的双组份混合体系的流化特性的进行了研究.结果表明石英砂的最小流化速度的理论值与实测值相符;单一组份的生物质颗粒(稻壳或油菜秸秆颗粒)不能正常流化;在稻壳或油菜秸秆颗粒和石英砂双组份混合体系中,稻壳/油菜秸秆的质量分率小于60%时,稻壳/油菜秸秆与石英砂双组分能很好的流化.     

流化床吸附干燥酵母醪液的流化特性

利用吸附-流化床技术对酵母废醪液进行了干燥处理.在实验中采用麸皮、草籽、豆渣、糠粉为吸附载体,研究了吸附栽体种类对流化床吸附干燥的影响,探讨了干燥过程中粒径、料液质量混合比对床层流化效果的影响.结果表明,麸皮类具有较好的干燥特性,且料液质量混合比低于1:0.7时,流化效果较好.     

Geldart—D颗粒在长立管料斗系统中悬料态初始条件的研究

三种Geldart-D颗粒在21m长的料斗－立管系统中悬料状态的初始条件4的实验已研究表明：初始悬料区时，气体的压力梯度与料斗中颗粒的静态高度和孔板的孔口直径无关，气体在立管中的流速可用Kwauk‘s方程计算。     

预氧化磁铁矿颗粒在氢基流化床中的流化行为及还原动力学研究

欧盟(EU)的目标是在2050年实现碳中和,目前,炼钢行业仍然是欧洲主要的二氧化碳排放行业之一,其排放量占欧盟二氧化碳排放总量的4%。因此,为了避免二氧化碳的产生,使用氢气还原铁矿石生产直接还原铁(DRI)受到了越来越多的关注。我们之前的研究显示,在还原过程中由于磁铁矿颗粒表面会形成致密的铁壳,使其表现出较差的流化性和还原性。磁铁矿预氧化处理后,会显著改善它的流化性。本文探究了不同预氧化温度和预氧化程度对磁铁矿颗粒在氢基流化床内流化和还原行为的影响。通过光学显微镜和电子扫描显微镜（SEM）表征了还原后颗粒的显微结构和形貌,并探究了还原过程中的动力学反应机理。结果表明,较高预氧化温度（1000°C）处理后的磁铁矿颗粒表面较为平坦,表现出较好的流化行为。较低预氧化温度（800°C）处理后的磁铁矿颗粒表面形成显著的赤铁矿晶须,其流化性有所降低;但其表现出更好的还原性,特别是在还原后期。磁铁矿的预氧化程度对流化和还原行为没有明显影响。动力学分析表明,较高预氧化温度处理后的磁铁矿颗粒,在还原后期,其还原速率受铁离子扩散速率影响。较低的预氧化温度能改善铁离子的扩散,进而提高还原后期的反应速率。     

循环流化床临界流化速度的试验研究

为了克服利用经验公式计算临界流化速度的局限性,在以生物质为燃料的循环流化床试验台上进行了冷态状态下床料(石英砂)临界流化速度的试验研究,选取不同的床层高度和不同粒径的石英砂进行分组试验,通过压降一流速图来分析床层高度和颗粒粒度对临界流化速度的影响,结果表明：临界流化速度随着粒度的增大而增大;而在粒度一定的情况下,床层高度的变化不影响临界流化速度值。     

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.     

流化床中烟丝颗粒的流动特性

为深入研究气流干燥原理,优化工艺参数,改进和开发气流干燥设备,对烟丝物料在流化床中的流化特性进行了研究.通过所建立实验装置,分析了送风量与进料量对烟丝在流化床内的数量浓度分布的影响.采用欧拉方法进行数值模拟,并进行了实验验证和对比,两者吻合较好.研究结果表明:流化过程中烟丝物料在流化床内分布不均匀,在近壁区域尤其是床内四角处,烟丝的数量浓度明显高于床内其他位置.数值模拟和实验研究均发现了烟丝在气流干燥过程中的结团现象和结团发生的主要区域,在此基础上提出了对流化床进行改进的方案,并进行了数值实验.结果表明,所提方案能够有效防止和减少结团的产生,为解决烟丝结团问题提供了很好的理论支持.     

鼓泡流化床异质颗粒混合特性微观研究

开发了一种基于电容探针的稠密气固两相流中异质颗粒混合特性测试新方法。研究了鼓泡流化床内异质颗粒混合过程中微观混合比的变化规律,分析了流化床一系列位置处对流与扩散机制对于混合过程的作用规律及其微观机理。结果表明:随着流化床床层高度的增加,对流机制对于颗粒混合的作用先增大后减小;壁面处微观混合比随着混合时间出现小幅波动,主要表现出扩散混合行为;不同高度处颗粒达到混合平衡所需时间无明显差异,而壁面处颗粒达到混合平衡所需时间是轴线处颗粒混合时间的2倍左右;混合平衡状态下最终微观混合指数相近。     

内循环流化床颗粒流动特性的数值模拟

采用离散单元法分析了非均匀布风方式下流化床内的气固流动特性.数值模拟结果表明:床内存在大尺度的颗粒横向循环流动;高风速区为气泡活跃区域,气泡尾涡裹挟颗粒上升是形成内循环的关键环节;供风非均匀程度越大,颗粒内循环力度越强烈;改变风速,颗粒流量变化显著;倾斜布风板设计有利于促进颗粒定向循环过程.