循环流化床L阀返料特性研究

在循环流化床中以不同粒径的聚苯乙烯颗粒作为冷态实验物料,分别研究了L阀水平段长度、颗粒粒径、充气点位置和立管高度对L阀排料的影响规律。实验结果表明:L阀水平段长度越长,颗粒流动越不稳定,达到相同的质量流率所需的充气量越高;L阀更加适合作为较大粒径颗粒的返料装置,并且颗粒粒径越大,达到相同的质量流率所需充气量越大;在满足立管压降的基础上,适当地提高充气点位置更有利于颗粒流量的稳定调节;立管高度越高,在相同充气量下,L阀的返料速率越大。在满足设计要求的前提下立管高度越高、充气点位置适当提高和采用较短的水平段都有助于提高L阀排料速率和操控的稳定性。     

不同充气条件下密相输运床返料系统气固流动数值模拟

采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固体循环流率随充气条件的变化规律,并分析了立管内压力梯度分布、气体流动方向、颗粒浓度分布等。结果表明立管充气口处压力梯度绝对值为局部最大值;当立管充气口气量为零时,会使充气口上方一段距离的压力梯度绝对值较小;充气量增大到一定值时会在充气口附近形成明显的气泡。当缺少立管高位充气时,会导致立管下部区域形成大的压力梯度,增加颗粒下落阻力。充气松动颗粒的作用仅对充气口附近区域有一定影响,更大的作用是在立管内形成均匀的压力梯度分布,使立管内气固流动状态保持上下一致。在制定充气方案时,应根据固体循环流率确定立管压降,补充合适气体量以维持气体下行速度均衡,使得各段的平均压力梯度相同。     

不同充气条件下密相输运床返料系统气固流动数值模拟

采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固体循环流率随充气条件的变化规律,并分析了立管内压力梯度分布、气体流动方向、颗粒浓度分布等。结果表明立管充气口处压力梯度绝对值为局部最大值;当立管充气口气量为零时,会使充气口上方一段距离的压力梯度绝对值较小;充气量增大到一定值时会在充气口附近形成明显的气泡。当缺少立管高位充气时,会导致立管下部区域形成大的压力梯度,增加颗粒下落阻力。充气松动颗粒的作用仅对充气口附近区域有一定影响,更大的作用是在立管内形成均匀的压力梯度分布,使立管内气固流动状态保持上下一致。在制定充气方案时,应根据固体循环流率确定立管压降,补充合适气体量以维持气体下行速度均衡,使得各段的平均压力梯度相同。     

循环流化床两级返料器冷态试验研究

在高度为3 m、直径为0.1 m的循环流化床冷态试验台上,通过测量不同工况下的系统压力及物料循环流率,研究了采用两级返料器时,不同压力平衡口位置对系统运行特性的影响,并对比研究了采用单级返料器和两级返料器结构形式循环流化床系统的运行特性。试验结果表明:当采用两级返料器时,在合理的压力平衡口位置范围内,相同工况下不同压力平衡口位置对系统运行特性影响不大;在相同的操作条件下,采用不同结构形式的返料器,系统物料循环流率的变化趋势基本一致,采用两级返料器结构形式时各级立管压降之和与采用单级返料器立管压降基本相同;利用压力的标准方差来表示压力脉动的大小,结果显示:采用单级返料器时,在提升管不同高度处和立管底部压力脉动均比较大,而采用两级返料器结构形式运行更加稳定。     

操作条件对双循环回路变径提升管压降的影响

针对生产清洁汽油组分的催化裂化新工艺,建立了具有双循环回路的变径提升管冷模实验装置. 提升管由下部具有较小床径、较高气速的气力输送区和上部具有较大床径、较低气速的快速流化区组成,循环物料可在提升管的下部和中部分别加入,形成主、副两个循环回路. 分析了系统主、副循环回路的压力平衡关系,研究了操作条件对提升管压降的影响. 结果发现,主、副循环回路的提升管压降均随表观气速的增加而降低;增加2个循环回路中任意一个固体循环速率时,将使另一循环回路的固体循环速率降低,但总固体循环速率和2个循环回路的提升管压降均升高. 2个循环回路相互影响并保持各自的压力平衡,在固体循环速率控制阀处,只有循环管端压力大于提升管端压力才能维持系统正常操作. 增加系统藏料量、循环管直径、副循环供料床高度和直径均有利于维持循环系统的正常操作.     

在加压气流输送反应器中燃煤——极高燃烧强度和极低污染排放

加压气流输送循环流化床反应器与通常的循环流化床在构形上有许多相似之处。主要组成部分是提升管、旋风除尘器、垂直固体颗粒循环管和气密固体循环控制装置、Ｌ形阀或Ｊ形阀。在电力系统开发研究所的加压气流输送流化床反应器系统内,作为整体装置的一部分有一个换热器,用来冷却循环的固体颗粒并生产蒸汽。除了这点差别外,主要的区别在于这两种反应器的运行条件不一样。加压气流输遂循环流化床反应器的操作条件设置使得这个反应器     

基于钙链制氢的双流化床气固流动特性

钙链制氢是一项新颖的制取富氢合成气技术,由此设计并搭建了一套双流化床反应器,该反应器由气化反应器、煅烧反应器、碳酸化反应器、旋风分离器、立管和流动密封阀组成。采用两种不同粒径的白刚玉,研究了该双流化床反应器的气固流动特性,研究了物料总量、颗粒粒径、L阀、气化反应器和煅烧反应器的风速对固体流率的影响,固体流率随着L阀和气化反应器风速的增加而增加。同时研究了L阀风量与固体流率之间的关联式,通过量纲分析和多元线性拟合,得到了它们之间的回归方程,研究结果表明：实验结果和拟合结果吻合得比较好,可以较好地反映L阀风量与固体流率之间的关系。     

耦合流化床提升管流动结构及边壁层厚度的研究

在射流流化床与提升管耦合的多段分级转化流化床冷态实验装置上,采用压力传感器和PV-6型颗粒速度测量仪,对提升管流动结构和边壁层厚度进行了系统研究。结果表明,一定的操作气速下,固体循环量增加使提升管中气固流动状态从稀相气力输送过渡到快速流态化区域。当提升管处于快速流态化区域时,一定固体循环量下,表观气速增加使提升管轴向各个位置的边壁层厚度减小;一定气速下,固体循环量增加使提升管各个截面的边壁层厚度增加,且低气速时提升管各个截面的边壁层厚度随固体循环量增加的程度明显高于高气速时。拟合得到了边壁层厚度与截面平均固体浓度的关系式,较好地预测了快速流态化区域内边壁层厚度随截面平均固体浓度的变化关系,该表达式的计算值和实验值吻合较好。     

循环流化床锅炉Loop Seal型返料装置的试验研究

通过大量的冷态试验,系统地研究了循环流化床锅炉ＬｏｏｐＳｅａｌ型返料装置的外部充气、结构因素对其运行特性的影响,由试验数据回归得到了不同运行条件下外部充气量、固体颗粒循环量以及结构尺寸间的经验关系式,与试验数据比较,吻合较好     

影响FCC再生立管输送催化剂影响因素的分析

再生立管是FCC装置再生器和提升管反应器之间再生催化剂循环的输送管，其操作复杂性在于立管内催化剂的流态受多种因素影响。本文中在1.0Mt/a FCC装置上，通过测量立管改造前后不同操作条件时的轴向压力分布，考察再生立管输送催化剂的影响因素。生产运行结果表明，影响立管操作的主要因素包括催化剂密度和平均粒径、立管几何结构、滑阀安装位置、松动风性质和流量等；选用低密度催化剂和高黏度流化介质可以减小气泡尺寸，维持反应温度稳定；松动风流量应根据立管推动力、滑阀压降和反应温度及时调整，避免填充流。另外，立管结构和滑阀的安装位置对立管推动力影响较大，分析结果可供立管设计和装置改造参考。     

循环流化床返料阀结构对循环流率动态响应特性的影响

循环流化床锅炉燃烧技术是一种洁净煤燃烧技术,其应对负荷变化的灵活性未来会得到更多的关注。但目前对于负荷变化的研究集中于调峰策略优化,缺乏提升CFB本身变负荷速率的影响因素研究。在CFB锅炉负荷变化时,循环流率也随之变化,并达到新的平衡态,而返料阀的结构是循环流率的重要影响因素。因此,为了研究CFB锅炉变负荷响应速率的影响因素,基于CPFD方法对某75 t/h循环流化床锅炉立管及返料阀内在循环流率变化时的流动行为进行模拟,研究不同返料阀结构对循环流率变化的响应速度。结果表明,在立管远离回料阀侧及回料阀水平横段底部存在一定的流动死区,返料阀及立管内物料仅在较小的区域内有较大的移动速度。当循环流率增加时,较小的颗粒移动区域限制了其达到更大流量平衡的时间,减弱了系统变负荷的响应速率。在松动风、流化风分别为0. 14和0. 30 m/s,循环流率从50 kg/(m~2·s)提升到60 kg/(m~2·s)时,随着水平横段长度的增加,系统响应时间先急剧减小后缓慢上升;返料阀水平横段长度与立管直径之比为3. 5时,最短响应时间为67 s。保持流化风量不变并改变松动风大小,系统响应时间随松动风量的增加而减小,但不同返料阀结构下系统响应时间的规律相似。返料阀对循环流率变化的响应速度与返料阀内的流动死区大小密切相关。     

循环流化床煤燃烧/热解双反应器系统稳定性分析

为了考察循环流化床煤燃烧/热解双反应器系统的稳定性,在冷态实验装置上以电厂锅炉灰为实验物料,其中提升管的内径为100 mm,高为6.7 m,与热解室相连立管的内径为44 mm,高3 m,热解室的截面积为200 mm×200 mm,高770 mm。分别考察了影响系统稳定运行的主要因素,并对系统中存在的几对平衡关系进行了分析。结果表明,旋风料腿内的固体料位高度、热解室内的料位高度以及热解室内的压力等是影响系统稳定运行的关键因素,尤其是热解室内压力的增加有可能使立管内料封破坏,最终导致系统瘫痪。而提升管与热解室立管之间压力的平衡以及提升管与旋风分离器料腿之间压力的平衡等在操作过程中必须保持稳定,否则也会发生窜气、架料、旋风分离器效率下降等现象,影响系统稳定运行。     

密相输运床的团聚物频率和持续时间

在内径0.102 m、高17 m的密相输运床冷态实验台上,以石英砂(属Geldart B类颗粒)作为循环物料,对光纤探针在表观气速8.2~11.2 m·s^-1,固体循环流率139~530 kg·m^-2·s^-1下获得的瞬态信号,采用小波分析的方法研究了团聚物频率、团聚物持续时间。结果表明:提升管边壁与底部区域更易形成大尺度团聚物,径向上团聚物频率中心高边壁低,而团聚物持续时间中心短边壁长。轴向上提升管底部团聚物频率低、持续时间长。团聚物频率随表现气速增大而增大,而团聚物持续时间随表现气速增大而缩短,提升管底部团聚物频率随固体循环流率增大而降低,团聚物持续时间随固体循环流率增大而变长。     

L阀粉体流量调节特性实验研究

对L阀作为排灰阀的控料特点进行实验研究,分别探究颗粒粒径、颗粒密度和充气点位置对L阀粉体流量调节特性的影响。结果表明,颗粒粒径越大,达到相同质量流率所需的充气流量就越大,L阀调节精度越高;密度对质量流率的调节影响较小,对调节范围的影响较大;充气点位置升高,L阀流动阻力增加,调节精度提高。L阀的水平段充气返料能力有限,但调节精度很高,可作为辅助调节方式与上充气管配合工作,比较L阀和流动密封阀的调节特性可知L阀结构简单、易启动、操作容易,但调节精度略低,不适用于较细的颗粒。     

有侧吹风Loop Seal型返料装置的试验研究

通过大量的冷态试验，系统地研究了外部充气、LoopSeal结构尺寸对有侧吹风LoopSeal型返料装置运行特性的影响，由试验数据回归得到了不同的运行条件下外部充气量、固体颗粒循环量以及结构尺寸之间的经验关系式，与试验数据比较，吻合较好。     

负压差立管插板阀调节颗粒质量流率的实验分析

在大型循环流化床装置上,通过改变负压差立管上的插板阀的开度,测定不同颗粒质量流率条件下插板阀上下的流态和脉动压力,以此分析插板阀对下料过程颗粒质量流率的调控机制。实验结果表明,对于立管的下料过程插板阀的开度存在一个临界开度,将插板阀的开度范围划分为非可控制区和可控制区。当插板阀的开度大于临界开度时,处于非可控制区,不能进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上下的流态一致,脉动压力曲线相似;当插板阀的开度小于临界开度时,处于可控制区,可以进行颗粒质量流率的调节,此时插板阀上的流态是移动床,阀下的流态是雨状下落流,上下的脉动压力曲线不同。     

带流动密封阀的循环流化床的研究

在自行设计的循环流化床装置中,测定了床层阻力特性、临界流化速度和带出速度,考察了流动密封阀充气量、流化床流化气速以及装料量对流动密封阀流动特性的影响。结果表明,临界流化速度和带出速度与装料量无关,装料量在700 g左右时,流化系统稳定性高。适度提高流化密封阀底部充气量、流化床流化气速和装料量能够提高物料循环流率。     

基于气固两相流的双循环流化床提升管压降模型的预测和实验研究

为研究提升管颗粒循环流率对提升管压降的影响,搭建双循环流化床冷态实验系统,采用差压变送器进行提升管轴向区域压降的实验研究。基于提升管不同的颗粒速度计算方法,充分考虑加速区和充分发展区的不同压降机理,建立加速区、充分发展区和整个提升管压降模型,与实验结果比较发现:加速区颗粒速度采用滑移系数方法所得压降与实验值较吻合,在充分发展区进行压降计算时颗粒速度采用滑移速度等于终端速度计算所得结果较精确;在提升管压降计算时可综合考虑加速区和充分发展区适用的压降模型进行计算,可为实际生产运行中采用压差法进行提升管轴向颗粒浓度的分布提供一定参考,为提升管压降的在线监测提供指导。     

基于气固两相流的双循环流化床提升管压降模型的预测和实验研究

为研究提升管颗粒循环流率对提升管压降的影响，搭建双循环流化床冷态实验系统，采用差压变送器进行提升管轴向区域压降的实验研究。基于提升管不同的颗粒速度计算方法，充分考虑加速区和充分发展区的不同压降机理，建立加速区、充分发展区和整个提升管压降模型，与实验结果比较发现：加速区颗粒速度采用滑移系数方法所得压降与实验值较吻合，在充分发展区进行压降计算时颗粒速度采用滑移速度等于终端速度计算所得结果较精确；在提升管压降计算时可综合考虑加速区和充分发展区适用的压降模型进行计算，可为实际生产运行中采用压差法进行提升管轴向颗粒浓度的分布提供一定参考，为提升管压降的在线监测提供指导。     

提升管出口T型弯头压降特性的实验分析

在大型循环流化床装置上,以FCC催化剂颗粒为实验物料,针对提升管出口T型弯头用动态压力传感器测量了操作参数和结构尺寸变化对其压降的影响,系统地分析了T型弯头的压降特性。实验结果表明T型弯头的压降与颗粒浓度呈线性关系,与入口速度（提升表观气速）呈二次方关系;T型弯头出口管截面积的减小使得压降显著增大;T型弯头盲管高度的增加可使T型弯头的压降降低,但是当盲管高度增加到一定值时,压降减小不明显。盲管高度对压降的影响是由于盲管高度的增加改变了提升管上部压力的分布,使T型弯头入口压力减小,导致T型弯头的压降降低;同时盲管高度的增加也使提升管出口区域的负压约束区长度增加。盲管所形成的负压约束区构成了对提升管出口的约束作用,T型弯头的盲管高度越大负压约束区越长,约束作用越强。