高压煤粉密相气力输送水平管阻力特性

通过试验和理论计算两种方法研究高压下煤粉密相气力输送水平管稳定段的压力损失情况.理论计算是在Barth气力输送理论基础上,引用Stegmaier的附加压力损失系数的经验关系式进行的.试验发现,尽管输送气体表观速度呈下降趋势,而水平管稳定段的单位压降随固气比增大而增加.显然,较高输送系统压力下气体引起的压降虽然不能忽略,但引起水平管段压降变化的主要因素是输送的煤粉浓度.通过试验值与计算值比较,发现试验与理论计算值吻合得相当好,说明基于Barth气力输送理论的附加压降法对高压煤粉密相气力输送阻力特性的计算具有较好的适应性.     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

煤粉粒径对密相气力输送流型影响的数值模拟

针对目前密相气力输送数值模拟过程中所存在的关键问题,提出了一种描述固相内部相互作用对颗粒运动影响的数学模型,采用该模型能够对稠密气固两相流动(乃至颗粒发生大量沉积的情况)进行数值模拟.新模型在离散颗粒模型的基础上,通过描述颗粒所在局部空间的固相浓度及颗粒群运动特征所建立,使其既能够模拟悬浮流动的稀相颗粒运动,又能模拟管内出现堆积情况的密相气固两相流.利用所建立的数学模型对高压密相煤粉气力输送的颗粒流动过程进行了数值模拟.模拟结果显示,随着颗粒粒径增大,粉体密相气力输送流型从沉积层流变化为沙丘流,进而演变成栓塞流的演变过程,并结合实验验证了典型的栓塞流、沙丘流等流型特征;并且平均栓塞长度随着粒径的增大而减小,而随着粉体粒径的增大,输送管道中固相容积份额则整体上呈增大趋势.     

不同平均粒径煤粉的高压密相气力输送

在高压密相气力输送试验台上,进行了不同平均粒径煤粉的密相输送试验.分析了总输送差压和流化风量对不同平均粒径煤粉输送特性的影响,以及水平管和水平弯管的阻力特性.结果表明:增加总输送差压或者流化风量,煤粉的体积分数都经历了一个先增大后减小的过程;系统的输送能力随着煤粉平均粒径的增大而降低;在相同表观气速及煤粉质量流量下,平均粒径大的煤粉压损大于平均粒径小的煤粉压损;输送相同质量流量煤粉时,水平弯管的压损大于水平管,且水平弯管与水平管压损的比值随着煤粉质量流量的增加而增大.     

垂直管密相输送的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,应用稠密气固两相流动的欧拉一欧拉双流体数学模型,利用数值方法模拟模拟垂直管内上升流动的行为,得到了气相和颗粒相速度分布以及压力损失.将该模型运用到垂直管高压密相(输送压力3 MPa、最大固气比426 kg/m3)气力输送中,结果表明模型预测的压降梯度与实验测量结果相符合.     

粉体密相气力输送研究综述

物料的输送特性、输送管道压损研究、输送相图以及数值模拟等方面评述了粉体密相气力输送在近些年取得的研究进展,结合东南大学关于高压密相气力输送已有的研究成果,提出一些干煤粉加压密相气力输送的研究方向.     

密相气力输送控制系统的研究

以煤炭为燃料的电站锅炉均配备烟气净化系统。改变传统的粉煤灰湿法输送为密相气力干粉输送方式,即达到节能、环保、又能实现综合利用。密相气力输送试验台及其控制系统的研究成功,满足了干粉灰自动化输送的要求,也为流态化(流场)研究提供实践依据。     

粉体密相管道气力输送特性研究

本文重点评述了物料特性对密相气力管道输送特性的影响,系统地探讨了密相气力输送阻力特性、数值模拟近些年取得的研究进展,最后对存在的问题及研究的方向提出意见。     

环栅式动力除尘器的两相流数值模拟

为了开发、设计高性能产品,针对环栅式动力除尘器进行了二维两相流数值模拟。模拟中使用了颗粒轨道模型。采用κ-ε模型对气相湍流进行模拟,用Stochas模型描述颗粒相的湍流扩散。对灰尘颗粒及气体的流动情况以及除尘器的特性进行了分析研究。     

高压密相气力输送固相流量的实验与GRNN网络预测

煤粉高压密相气力输送是气流床加压气化的关键技术之一.在输送压力可达3.7 MPa,管路固气比可达660 kg/m3的气力输送实验台上进行系统的研究,考察输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含水率等条件对固相质量流量的影响.结果表明:固相流量随着输送差压的增大而增大;随着流化风量的增大而先增大后趋向于某一定值;注入风量一定时,随着充压风量的增大而先减小后增大;与补充风量的大小基本无关;随着煤粉含水率的增大而减小.同时建立广义回归神经网络(GRNN)对固相流量进行了有效预测,最大预测误差在2.3%以内.上述工作将为系统的控制和运行提供一定的指导,同时为深化高压密相气力输送的研究奠定基础.     

临界状态下弯管段浓相气力输送的两相速度分布

以气固两相流动实验中常用的玻璃微珠为输送物料，利用二维Dual PDA系统，测量弯头半径为600mm、输送管道水力直径为25mm的方型截面弯管段内的气固两相的速度，获得了临界输送状态下3个有代表性截面上的二维时均速度和脉动速度分布规律。     

生物质粉料气力输送过程数值模拟研究

气力输送管道压降预测有利于设计合理的设备载气系统。通过对典型实验工况进行模拟,得到与实验较为接近的理论模型,利用Fluent软件对不同载气风风速下的管道压降情况进行模拟,得到压降与载气风风速的关系。     

煤粉高压超浓相气力输送的实验研究

煤粉的高压超浓相气力输送是大规模煤气化技术的关键技术之一.在输送压力可达4MPa、管路固气比可达660 kg/m3的气力输送实验台上进行实验,考察不同的输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含水率等条件对煤粉质量流量、固气比、表观气速等输送特性参数的影响.结果表明:采用较高的输送压力、较大的差压、合理的风量与含水率较低的煤粉更有利于实现高压超浓相的气力输送.     

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟

为了揭示煤粉气流在带有弯管、方圆接头、可调浓淡煤粉分离装置及喷口前直管段内的运动轨迹及分离机理,将新型可调水平浓淡煤粉椭圆锥燃烧器喷口前弯管、方圆接头、可调浓淡煤粉分离装置及直管段作为整体,采用RNGK ε模型和随机轨道模型,通过颗粒与流体耦合的PISC算法,对管内气固两相流进行了数值模拟。模拟结果表明弯管是一种经济而有效的煤粉分离装置,可调浓淡煤粉分离装置可调节燃烧器向火侧和背火侧的煤粉浓度,为其进一步完善和广泛应用提供了理论依据。图4参9     

高浓度煤粉输送燃烧技术的利弊分析

推广一种新型的高效、清洁和稳燃技术——高浓度煤粉燃烧技术。分析了该技术所特有的输粉系统简化、燃烧稳定、污染物NOx排放低等特性,阐述了高浓度煤粉系统所带来的输送稳定性、煤粉燃尽和炉膛结渣等问题,并提出了相应的解决方案,比较了常规煤粉系统与高浓度煤粉系统的经济性。试验结果表明：与常规系统相比,正压高浓度煤粉系统具有显著的经济性,负压高浓度煤粉系统的经济性取决于系统的汽耗量。图5表3参10     

三维喷动流化床流动特性数值模拟

为了研究喷动流化床煤部分气化炉的气-固流动特性,采用三维欧拉多相流模型和颗粒动能理论相结合的数学模型,对一台直径100 mm的喷动流化床试验台进行了数值模拟研究.研究内容包括喷动流化床不同工况下内部射流的发展、气-固流动特性、典型工况下气体速度分布、颗粒速度分布以及由于颗粒碰撞引起的颗粒相压力分布.模拟结果表明:典型工况下,当喷动风与总风的比例为50%时,流场有利于煤气化;气体曳力和颗粒碰撞对环形区颗粒特别是靠墙区颗粒的运动影响很大.为了验证模型的合理性,采用文献中的试验工况进行计算,计算结果和文献中的测量值吻合较好.     

带加速段的卧式旋风分离器的数值模拟及工业应用

带加速段的卧式旋风分离器具有体积小、结构简单、造价低、分离效率高等优点,为了解其工作机理,应用Fluent软件,采用雷诺应力模型模拟气相流动、离散相模型模拟颗粒运动轨迹,同时计算并给出了加速段出口速度为25.46 m/s时,粒径为1μm、5μm、10μm和30μm的颗粒运动轨迹,结果表明该分离器对细小颗粒具有一定的分离效率,与实验吻合良好。最后应用Fluent软件对实际应用的卧式旋风分离器进行了数值模拟,在不考虑物料循环的条件下,该分离器分离效率为85.8%,分离效率较高。