强旋湍流气固两相流动的实验研究

以循环流化床为应用背景，采用三维激光颗粒动态分析仪(3D—PDA)对一方形截面分离器内的强旋气固两相流湍流进行了研究。结果表明：(1)方形分离器内的旋流流场呈中心为强制涡而边壁附近为准自由涡分布，在边角位置存在局部旋涡。颗粒在边角处的相互碰撞强化了该处的准层流脉动，使得湍流动能和局部湍流强度在边角附近取得较大值。其消耗了较多的能量，是造成分离器压力损失的主要区域之一，并有利于颗粒在边角约分离。(2)在分离器上部，垂直方向的平均下落速度的最大值靠近导流锥体的右侧(进口在左侧时)。在分离器中下部，最大下落速度在分离器的右壁面，截面中心部位速度方向向上，出现回流。     

模拟输液器的热解特性

建立非化学计量平衡模型，根据Gibbs最小自由能原理对医疗垃圾中的典型组分输液器进行平衡分析，根据分析结果拟合出产物分布的计算公式。通过危险废物热解焚烧多功能试验台进行试验，试验结果验证了计算公式的可靠性，从而通过公式可直接预测医疗垃圾中典型组分输液器热解后的各产物百分含量。     

回转窑传热模型与数值模拟

对回转窑内传热过程进行了分析 ,在已有研究基础上归纳了各项换热系数的关联式 ,尤其结合热渗透模型完善了回转壁面与料床之间传热机制的研究 ,并提出通用的计算关联式。进而提出了内热式炉型的一维轴向传热模型 ,并根据已发表的试验数据验证了该模型和各换热系数的适用性。计算表明在窑内低温段 ,物料的受热主要来自其覆盖的回转壁面对其加热 ;而在高温段 ,气体的辐射热量成为加热料床的主要热源。此外 ,由物料进口端沿轴向窑壁散热增大 ,在窑内高温段窑壁的散热甚至高于物料吸热量 ,因此在回转反应器的设计中应充分考虑窑壁散热造成的热效率降低并采取相应措施。     

气固两相流中一种抗磨新方法的数值验证

The present paper intends to introduce a new method for reducing bends erosion from particles impacts:the ribbed bend erosion protection method. Ribs are evenly fixed in the range of 20°-80° on the inner-wall of inside 90° bend and the bend (including ribs) is made of medium carbon steel. Three-dimensional numerical work is performed and the result shows satisfactory agreement with the experimental measurement. Numerical simulation studies the characteristics of axial gas flow along the bend and secondary flow at cross section. Detailed analyses involving the impact velocity and incidence angle of particle- metal (either particle-rib or particle-duct) impact unveil the mechanism of the anti- erosion effect. As a result, predications achieve that the average erosion rate of the ribbed bends is only a third of the bare bend under test conditions and rectangle ribs possess higher anti-erosion effect than square ribs, while the wear distribution pattern remains unchanged after adding ribs onto the bend. All results confirm that the ribbed bend erosion protection method is a simple and effective method for reducing bends erosion from particles impacts.     

水煤浆气化炉的形式和新型气化炉的开发

对目前世界上3种主要的气化炉--德士古(Texaco)水煤浆气化炉、道(Dow)水煤浆气化炉和多喷嘴对置式水煤浆气化炉,从工艺流程到气化炉内流场结构都进行了比较说明,同时分析了各种气化炉的优缺点,在此基础上,结合各种气化炉的优点,自行开发设计了一种新型水煤浆气化炉.后期的冷态和热态数值模拟计算以及实验测试结果表明,该气化炉具有流场分布合理、颗粒平均停留时间长、出口粗煤气有效气成分高等优点.     

图像法用于流化床颗粒混合特性的研究

利用基于相关的图像法速度测量技术,测量了小型二维气固流化床密相区颗粒运动速度分布.并提出了用颗粒速度不均匀指数来衡量流化床内颗粒的速度波动与混合.速度波动对于物料扩散与对流混合均十分重要.在流化床下部,颗粒运动速度往往低于床层表面,但速度不均匀指数则高于床层表面.在床层底部颗粒速度不均匀指数随流化床气泡产生而变化.床层内部混合以对流及扩散为主,而在床层表面,混合以对流为主.床层下部速度波动有利于颗粒在床内的扩散及对流混合.流化风量的增加可以增强颗粒的混合.针对这些结论,在流化床垃圾焚烧炉的设计中,对不同的组分选用不同的给料方式,可以促进物料在床内的混合.     

高温下 CaS氧化反应特性的实验研究

采用热重等温实验研究了970～1150℃内CaS的氧化反应特性,利用红外光谱仪定量分析反应析出SO2气体,通过亚甲基蓝分光光度法测定固体残留物中CaS的含量.实验研究发现,在970～1150℃内,反应呈先失重后增重趋势,固体残留物中都检测出少量CaS的存在.随温度升高,残留固体样品中CaSO4的质量百分比下降,而CaO的质量百分比上升,SO2析出速率急剧增大,1150℃下SO2的析出速率比970℃下的析出速率高了一个数量级.随O2浓度增大,残留固体样品中CaSO4的质量百分比和SO2析出速率轻微上升.降低反应温度和增大O2浓度,有利于提高CaS氧化生成CaSO4的比例.     

碱金属Na对黑液水煤浆焦-CO2气化特性的影响

黑液中富含大量的碱金属Na及其化合物,这些碱金属将在黑液水煤浆焦气化过程中起到催化气化的作用.为了研究黑液水煤浆焦-CO2催化气化反应特性,采用XRD、SEM和热重分析技术对黑液水煤浆焦和普通水煤浆焦CO2催化气化实验进行分析,得到了焦炭表面孔隙分布情况、煤浆焦样和气化后残渣XRD分析结果,以及等温条件下气化反应时碳转化率数据.试验结果表明:黑液水煤浆焦表面密集分布很多"斑点"和微孔,说明碱金属Na盐在焦碳表面形成了活化中心点,它们在气化过程中起到催化作用;碱金属Na使焦样表面具有更强的反应位,削弱C-C键的强度,使气化反应更容易进行;同时由于碱金属催化剂在高温气化时将与煤中矿物质反应生成惰性物质,从而可能削弱催化效果.从黑液水煤浆与普通水煤浆XRD晶相分析中可以看出碱金属Na盐主要以氯化钠、硅酸钠形式存在,气化反应后生成的晶相组成主要是霞石和微斜长石.     

水煤浆黏度的几种影响因素分析

研究了矿物质、粒度分布和搅拌强度对水煤浆黏度的影响.结果表明,实验使用的3种矿物质——高岭土、氧化铝和碳酸钙在降低水煤浆的黏度方面效果都比较明显,其中高岭土最显著,可以使黄陵水煤浆的黏度降低59.5%左右.适当的粒度级能有效改善浆体黏度,剪切率为116.5s-1时,枣庄煤级配制备的水煤浆的黏度值在820mPa·s~900mPa·s之间,而神准混煤级配制备的煤浆黏度值更低,处于500mPa·s~670mPa·s之间.同时搅拌强度的增加在一定范围内可以有效降低煤浆的黏度.     

新疆石煤料团流化床焙烧提钒试验研究

在一台小型流化床燃烧试验台上对新疆石煤料团进行了焙烧特性的试验,着重考察了焙烧温度、焙烧时间、流化风速、添加剂种类对焙烧成球率的影响,并对飞灰、底渣、床料进行收集采样,利用水浸、质量分数为2%的Na2CO3溶液、6%的H2SO4溶液、10%的H2SO4溶液对各种样品浸取提钒,研究了焙烧温度、焙烧时间、浸取方式对转浸率的影响.结果表明:采用水泥为添加剂,温度为930℃,焙烧时间为90min,采用质量分数为10%的H2SO4溶液酸浸,可得较高焙烧成球率和转浸率,钒总回收率约为55.1%,同时可有效回收石煤热能,用于产汽发电.