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。     

原料射流对提升管内压降特性的影响

通过大型冷模实验,采集了不同原料射流形式的提升管内总压降及预提升段、进料混合及充分发展段压降的动态数据,对比了斜向上射流和斜向下射流存在时提升管内各区域的压降特征,分析了不同操作条件的影响。结果表明,相同操作条件下,射流与多相流逆流接触提升管总压降及各部分压降大于射流与多相流并流接触提升管总压降及各部分压降。其他操作条件一定时,不同射流与多相流接触方式提升管总压降及各部分压降均随预提升气速增大而减小,随颗粒循环强度增加而增大。当射流速度增大时,射流与多相流并流接触提升管内总压降及各部分压降变化不明显;射流与多相流逆流接触提升管内预提升段压降有所增大,进料混合及充分发展段压降、提升管总压降显著增加。结合传统提升管压降模型及因次分析,建立了射流与多相流并流和射流与多相流逆流接触两种形式提升管内的进料混合及充分发展区压降模型,可供工程设计参考。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

组合约束型提升管出口气固分布器的压降

在一套组合约束型提升管冷态实验装置上,通过实验研究了不同操作条件下提升管出口气固分布器的压降,并与常规气体分布器压降进行了对比。实验结果表明,在零床层及有床层的操作模式下,气固分布器压降均随提升管内表观气速和颗粒循环强度的增加而增大,在颗粒循环强度较低时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而增大,在颗粒循环强度较高时,气固分布器压降曲线变化的斜率随着表观气速的增加而减小;随着开孔率及上部流化床层压降增加,气固分布器压降呈降低趋势,当流化床层压降达到一定程度后,分布器各孔方可实现有效布气,此后气固分布器压降趋于近似不变;在相同表观气速及开孔率下,气固分布器压降大于常规气体分布器压降。     

管型结构对提升管流动特性的影响

采用边壁补气模拟重油催化裂化提升管反应装置中气体的膨胀行为，通过比较直管型提升管和锥型提升管中的气–固流动行为，研究了锥形提升管结构对油气膨胀所带来的流动特征变化的适应与改善. 实验结果表明，相对于直管型提升管，锥型提升管对流化气量的变化有较好的适应能力，且能有效地改善床层内的颗粒速度、空隙率的径向分布以及压力的轴向分布.     

Unipol工艺气相法聚乙烯流化床反应器回路压降的控制

Unipol气相法聚乙烯生产工艺中,反应器循环回路系统压降的控制是制约装置长周期运行的主要因素之一,对循环回路压降进行系统分析,探讨影响回路压降的关键因素,减缓压降上升的速率,对装置稳定生产有非常积极的意义.结果表明:通过设置合理出料时间、优化异戊烷浓度、调节循环气表观流化气速,以及控制粉料的质量等措施可以有效控制循环...     

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。     

循环流化床提升管中固体颗粒停留时间的分布

在内径１４０ｍｍ，高１０ｍ的循环流化床提升管中，采用磷光颗粒示踪法对床内固体颗粒的停留时间分布进行了测定。在气速１．５～９．０ｍ／ｓ，固体循环量１０～１４０ｋｇ／ｍ２ｓ的范围内，实验测得的停留时间分布曲线均有明显的双峰分布。这种双峰分布是由于提升管中弥散颗粒和颗粒团共同作用的结果。本文提出的一维两组分扩散叠加模型可较好地描述提升管中固体的混合行为。考察了在实验条件下，操作条件对固体混合行为的影响。发现：气速及固含对颗粒的轴向Ｐｅｃｌｅｔ数影响不大，提升管中颗粒的返混主要是由于颗粒团引起的。将研究结果与近期文献报道的其他研究进行了对比     

内构件对高密度提升管内流体力学及径向气体混合的影响

Effect of bluff internals on the hydrodynamics and lateral gas mixing was studied in a 0.186m ID high-density riser. With the bluff internals, the extremely non-uniform radial profiles of solid fraction and particle velocity become flat and the dense downflow layer near the wall disappears, indicating the significant enhancement of solid turbulence introduced by the internals. The fluctuation velocity and solid fraction transient signal analysis indicates a significant increase in fluctuation intensity near the wall region. The length influenced by the internals on the flow structure is about 1 meter. The lateral gas dispersion coefficient increases significantly as the bluff internals exist in the riser.     

入口结构对18 m气固循环流化床提升管内颗粒流动特性的影响

在高18 m、内径80 mm的循环流化床提升管内分别考察了三种入口结构对颗粒流动特性的影响。实验结果表明：入口结构主要影响提升管底部区域的颗粒流动特性,不同入口结构对颗粒流动影响不同。相同操作条件下,当采用多管式入口结构时,径向上提升管底部区域的颗粒浓度分布相对均匀,轴向上颗粒能够迅速达到充分发展状态,充分发展高度在9 m左右;当采用多孔板入口结构时,径向上提升管底部颗粒浓度差别较大,轴向上颗粒发展较慢,需要更高高度才能达到充分发展,充分发展高度约为11 m;当采用单管式入口结构时,径向上颗粒浓度分布和轴向上颗粒充分发展速度均处于前两者之间,底部颗粒浓度径向分布仍为中间稀、边壁浓的不均匀分布,颗粒浓度轴向充分发展高度约为10 m。     

气固固循环流化床密相床层压力脉动研究

在不同实验条件下研究了气固固循环流化床密相床层的压力脉动。压力脉动的情况表明：细颗粒的循环及循环量对粗颗粒的流体力学行为有很大影响。气速越低,影响程度越大。     

循环流化床蒸发器中的压降与颗粒分布的研究

为研究汽-液-固三相多管循环流化床蒸发器中的压降和颗粒分布特性,设计并构建了汽-液-固多管循环流化床蒸发系统。利用压力传感器、CCD图像采集和数据处理系统,研究了液体循环流量、热通量、颗粒加入量等参数对于加热管束中压降和颗粒分布的影响。结果表明：随着液体循环流量和颗粒加入量的增加,颗粒分布的不均匀度明显降低,管束压降变大;随着热通量的增大,颗粒分布的不均匀度降低,管束压降呈现波动状态,但管束压降值始终小于加热功率为0时的值。     

循环流化床提升管压力瞬时波动研究

在φ0.4m×9.1m循环流化床提升管中采集了分布板以上不同轴向高度的气体压力瞬时波动信号,并利用统计方法和功率谱进行分析。结果表明,在相同操作气速条件下,固体颗粒循环速率越大,在同一轴向位置,压力平均值越大;在相同操作条件下,压力标准偏差随轴向高度的增加而减小;功率谱谱图中存在一个明显主频。     

气-固循环流化床的流动特性

循环流化床是一种新型高效无气泡气-固反应器,应用广泛。文章首先介绍了气-固循环流化床的特点,总结了循环流化床上部区域的流动特性,并讨论了循环流化床底部区域的流动特性,最后展望了循环流化床流动特性研究的发展趋势。     

气固搅拌流化床的床层压降

通过测定搅拌流化床的压降与表观气速的关系，研究了搅拌转速和桨叶形式对流化状态的影响。发现水平搅拌桨叶更有利于破碎气泡，增强气固接触；垂直桨叶则趋于诱导气泡的产生与长大。在流态化阶段，床层压降保持定值，该定值与搅拌转速和叶片形式没有关系。     

Predictive Control of a Circulating Fluidized Bed Combustor

The acceptance of CFB combustion in process and utility industries for generating steam has been increasing because of its ability to burn a wide variety of fuels efficiently and in an environmentally acceptable manner. Work on control of this emerging technology is beginning to appear. This paper evaluates the performance of two predictive control algorithms (the Dynamic Matrix Control and a simplified version) for control of temperature and pressure drop in a pilot scale CFB combustor. The robustness of the algorithms is studied on a model of the CFB combustor. The experimental and simulation results show the suitability of the two control algorithms for control of the CFB combustor.     

循环流化床煤热解拔头工艺循环颗粒流分配

利用直径0.09 m、高12 m的冷态循环流化床装置,研究了循环流化床煤热解拔头工艺中分别与提升管燃烧器和热解器连接的2个颗粒循环回路间存在的压差对循环颗粒在两回路间分配的影响,设计了可补偿压差的颗粒分配阀. 结果表明,增加分配阀一侧的流动阻力可阻碍该侧的颗粒流率,调节分配阀阻力可补偿两颗粒循环回路间的压差,有效调控颗粒流的分配. 提出了优化颗粒分配阀结构的方案,在总颗粒循环量126.9 kg/(m2×s)的条件下对分配阀低压侧的颗粒分配比例达到了0~52.4%.     

二维三相循环流化床液体停留时间分布的研究

用脉冲示踪法对二维三相循环流化床液体停留时间分布(RTD)进行了测定。在气速2～3m／s,液体循环量0～0．35m^3／h,固体循环量1．5～1．75g／s的范围内测得的液体停留时间分布曲线均有明显的3峰分布。其中前两峰分布是由于提升管中颗粒与液体之间和液体与气体之间共同作用改变了液体轴向速度分散程度的结果。第三个峰的分布是由于液体进入循环仓循环后在出口处检测的RTD曲线,并且提出一维两组分扩散物理叠加模型,模型的预测结果与实验获锝的RTD曲线平均误差小于5％,可较好地描述提升管中液体停留时间分布曲线。     

循环流化床锅炉冷态实验

为将循环流化床锅炉应用于煅烧磷石膏,在中试循环流化床锅炉上进行冷态实验,得出了临界流化速度,循环倍率,并对实验过程中出现的问题进行分析说明。     

循环流化床反应器理论研究进展

对循环流化床数学模型的实验依据和理论依据进行了分析研究,在此基础上对现有的数学模型进行了简单的分类,并将一维轴向模型和环-核流动模型与研究者发表的实验数据进行了比较,讨论了模型间产生差异的原因。