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。     

塔式化学链燃烧反应器系统的气固流动特性

目前,化学链燃烧技术主要局限于不充分的燃料转化和低效的碳捕集率。为了解决这一问题,本文提出了一种基于多腔室塔式鼓泡床的化学链燃烧反应器系统。该系统由塔式燃料反应器、空气反应器、旋风分离器、返料器、提升管和下降管组成循环回路。采用压力测量和气体检测的方法,基于冷态模型研究在不同风量下该系统内的压力分布、气固分布、固体循环量以及窜气规律等气固流动特性。结果表明：返料器可以弥补两个反应器间存在的压差,保持系统内的压力平衡;燃料反应器内流化数应控制在3.5~4.0之间,在保证反应器内气固均匀分布的同时,减弱隔板处的压力损失;固体循环量与提升管内压降成正比,最高可达0.013kg/s,主要影响因素为反应器内流化数;返料器至反应器的窜气率为4%~8%,而两个反应器间几乎没有气体窜混,这为热态反应器的设计与运行提供了良好的实验基础。     

循环流化床多联供试验台调节特性的试验研究

在一个循环流化床与移动床结合的多联供冷态试验台上,循环床与移动床之间用改进的气动分配阀控制循环物料的分配,提升管直径为400mm、高度为6000mm,移动床直径为476mm、高度为1200mm。进行了单回路运行和双回路同时运行的试验,对气动分配阀返料特性和系统压力分布进行了研究。在气动分配阀的返料临界压力范围内,在两侧存在压差的情况下,气动分配阀可以实现对循环物料在回路1和回路2之间分配的调节控制。试验结果为循环流化床多联供热态试验台的设计提供了一些经验。     

循环流化床回流物料循环的特性

为了研究循环物料在流化床内回流并参与循环的过程,进一步揭示流化床内物料的循环特性,文中搭建了冷态循环流化床顶部回流试验台。利用激光多普勒粒子动态分析仪(PDA)对塔内颗粒回流时床内气固二相流场和颗粒浓度分布进行了测量。同时对物料回流量和床内表观气速等操作条件对回流过程的影响进行了考察。研究表明,回流颗粒在流化床内的返混可以分为3个区域:回流区、返混加速区和主流区,回流颗粒造成床内流场的不均匀性。回流长度主要受物料回流量和床内表观气速影响。     

循环悬浮床内气固两相流动优化的实验研究

在截面尺寸为400 mm?400 mm的方形截面循环悬浮床冷态实验台架上，以空气为流化介质，平均粒径40 ?m的玻璃粉为循环物料，采用双光路光纤密度探头，测量了颗粒浓度随床底部进气结构、顶部结构和内构件等几何结构的不同而变化的规律；在改变表观气速和循环流率等操作参数的情况下测量了床内颗粒浓度的分布；根据部分测量结果分析了这些因素对边角处颗粒回流效应的影响. 结果表明，优化几何结构和选取合理的操作参数都可以提高烟气脱硫循环悬浮床内气固接触反应的脱硫效率.     

螺杆式固体物料输送装置应用于下行床入口的小型实验

将螺杆式进料器应用于下行床热态小试实验装置的入口进行催化剂的输送,考察了出入口压差、下行风量、温度等因素对输送速率的影响. 结果表明,可以通过调节顶部压力比较灵活地控制进料速率.     

循环浆态床气体停留时间分布的研究

研究了循环浆态床气流段的气流量和液体循环量对气体停留时间分布的影响。实验结果表明,减小气流量或者增加液体循环量,气体返混程度变大,气体平均停留时间增长。建立模型模拟循环浆态床气流段气体停留时间分布,得到停留时间分布密度函数和物料分率p与射流相似准数Ct和气液动量比准数Cr的关联式。从关联式看出,气液动量比准数Cr越小,物料分率p越大,表明循环液体流量越大,气体停留时间分布越接近于全混流。这一结论与实验结果相符。     

煤的成灰磨耗特性对循环流化床内物料平衡的影响

循环流化床燃烧条件下煤的成灰磨耗特性是影响床内的流化特性和锅炉整体性能的重要因素之一 .利用静态燃烧然后冷态流化实验方法 ,可以得到给煤的成灰及磨耗参数并提出煤种的本征成灰概念 .在此基础上建立稳态的 CFBC冷态灰平衡模型来研究流化床内物料的粒径分布规律 .分析了流化风速、分离器效率和煤灰的磨耗系数对飞灰、排渣和床料的粒径分布的影响 .     

130t/h循环流化床锅炉返料器异常的分析与处理

循环流化床锅炉的物料循环系统是实现燃料煤完全燃烧的关键环节,也是循环流化床锅炉的特性之一,它主要由旋风分离器、立管和返料器组成,其中返料器工作的正常与否,直接制约着锅炉燃烧是否稳定,并影响着锅炉的长周期安全运行。     

循环流化床U型回料阀的特性

实验对循环流化床物料回送系统的关键部件——U型回料阀的工作特性进行了研究,具体研究了系统中循环流率与主床流化风速和松动风量的关系,以及通过改变U型阀横段开口尺寸,研究横段结构特征对U型阀返料特性的影响。当主床流化风速不变时,随着松动风量的增加,循环流率先线性增大,然后基本保持恒定;当松动风量一定时,系统的最大循环流率与主床流化风速基本为线性关系;实验中得出最佳孔口面积约为料腿截面面积的25%。     

Hydrodynamics of a dual fluidized bed gasifier. Part II: simulation of solid circulation rate, pressure loop and stability

This paper focuses on the determination of the solids circulation of a CFB gasification system with a dual fluidized bed concept, and the distribution of the solid hold up under different fluidization conditions. A mathematical model of the riser was designed and implemented in a model of a dual fluidized bed system. This model contains routines for calculation of each section of the dual fluidized bed system. The behaviour of the system was analysed regarding changes in solid inventory and variations of geometry. A diagram is presented which allows an illustration of the influence of changes in the dual fluidized bed system configuration on the resulting stable operation points. Analysis concerning the effect of counter pressure on the combustion and gasification side confirms the role of the seal loop in stabilizing the operation of the gasification system.     

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。     

Experimental and numerical investigation of the dynamics of loop seals in a large‐scale DFB system under hot conditions

The dynamics of the loop seals in a large‐scale dual fluidized bed (DFB) system is investigated as a function of variations in the flux of the bed material through the seal and changes in the bed material density. These investigations are performed numerically with a computational fluid dynamics (CFD) model and experimentally for the loop seals of the Chalmers 2–4 MW_th DFB gasifier. Both experiments and simulations show that more of the aeration gas leaves the loop seal in the direction of the solids when a low‐density bed material (silica) is used rather than a high‐density one (bauxite). The simulations also reveal homogeneous fluidization in a vertical connection to the loop seal, whereas an inclined connection yields heterogeneous fluidization. The minor discrepancies between the experiments and simulations with silica are attributed to particle agglomeration, and it is proposed that CFD models applied to loop seals should account for this phenomenon. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 3580–3593, 2015     

含内构件的循环流化床的动态压力特性

针对含内构件的循环流化床,以石英砂为物料,使用动态压力传感器测量了含内构件的流化床中气固两相流的动态压力,分析了床内的瞬时压力特性. 结果表明,在进出口总压降中,文丘里压降最大,占主床压降的60%以上. 表观气速和固体颗粒循环流率共同影响循环流化床内的压力特性. 压力瞬时波动功率谱分析表明,压力波动对应一个主频,表观气速越小、颗粒循环流率越大时,压力波动越大,且循环流化床底部压力波动比上部大. 加入内构件能有效引导气流,使流动更均匀.     

Experimental Investigation into the Hydrodynamics of Flow of Solids through a Loop Seal Recycle Chamber

The working of loop seal is one of the least understood aspects of a circulating fluidized bed boiler although this component is critical to the operation of such boilers. The present work is an experimental study of the flow of solids; through the recycle chamber of a loop seal in a circulating fluidized bed (CFB). The effect of different parameters on the velocity of solid overflow through the recycle chamber is investigated. The sharp‐crested weir theory of free surface water flow was used to analyze the solid flow through the loop seal. The analysis gives a good indication of the validity of the above theory for solids overflow over a weir. The results show that the solid flow rate increases with increase in bed height above the weir and the particle size had no effect on the value of the weir coefficient.     

有侧吹风环流料封阀水平孔口流动阻力特性

引　言循环流化床锅炉由于具有诸多优点 ,使其在国内外得以迅速发展 .然而在已投运的循环流化床锅炉中也暴露出一些亟待完善解决的问题 .环流料封阀是目前在循环流化床锅炉上应用最多的一种固体颗粒回送控制装置 .实际运行表明 ,这种返料装置结构简单、运行可靠 ,能够很好地满足稳定返料和密封的要求 ,是一种很有发展前途的返料器 .但它缺乏对循环物料的调节和控制能力 ,返料室有时会出现局部流化不良从而导致结焦 .试验研究表明[1～ 3],只要环流料封阀在结构上设计合理 ,它就能像Ｌ阀一样 ,对固体颗粒循环量具有调节和控制作用 ,且可在较宽…     

Development of novel two-interconnected fluidized bed system

Two-interconnected fluidized bed systems are widely used in various processes such as Fisher-Tropsch, hot gas desulfurization, CO₂ capture-regeneration with dry sorbent, chemical-looping combustion, sorption-enhanced steam methane reforming, chemical-looping hydrogen generation system, and so on. However, conventional two-interconnected fluidized bed systems are very complex, large, and difficult to operate because most of these systems require a riser and/or pneumatic transport line for solid conveying and loopseals or seal-pots for gas sealing, recirculation of solids to the riser, and maintaining of pressure balance. To solve these problems, a novel two-interconnected fluidized bed system has been developed. This system has two bubbling beds, solid injection nozzles, solid conveying lines, and downcomers. In this study, the effects of operating variables on solid circulation rate and gas leakage between two beds have been investigated in a cold mode two-interconnected fluidized bed system. The solid circulation rate increased as the hole diameter on the injection nozzle, the diameter of the injection nozzle, the solid height above the holes, and the number of holes on the injection nozzle increased. The gas leakage between the beds was negligible. Moreover, long-term operation of continuous solid circulation up to 60 hours was performed to check the feasibility of stable operation. The pressure drop profiles in the system loop were maintained steadily and solid circulation was smooth and stable.     

双流化床生物质气化炉研究进展

生物质是重要的清洁可再生能源,双流化床生物质气化技术是将低品位的生物质能转化成高品位氢能的重要途径。本文阐明了双流化床气化过程的基本原理,从燃气中氢气浓度、焦油含量和装置热效率等角度,介绍了双流化床生物质气化技术的早期探索和发展现状,对目前几种典型双流化床生物质气化炉的炉型设计及相关试验研究进行了分析和总结。指出内循环双流化床气化炉结构虽然简单紧凑,但是难以避免气化室和燃烧室之间的气体串混问题;而外循环流化床通过外置返料器很好地解决了气体串混问题。分析了不同气化室优化设计方案对提升燃气品质的理论依据及其优缺点。最后对双流化床生物质气化技术的发展进行了总结和展望,指出双流化床生物质气化制氢具有非常广阔的工业化应用和发展前景。     

双气路循环流化床压力平衡的实验研究

在Φ800mm×12000mm流化床装置上,用多点压力测量仪对双气路循环流化床各部分的压力分布进行了实验。实验结果表明,颗粒单循环回路的压力平衡图与装置的运行状态、颗粒的循环量密切相关。整个颗粒的循环回路压力曲线呈双8字缠绕式,随质量流率的减少形状发生畸变;补气循环回路与不补气循环回路的压力分布相似,但料腿沉降段的压力降低;提升管内没有明显的稀密相交界面,而料腿内存在着稀密相的交界面,料腿下部的高密度移动床是保证流化床正常运转的必要条件。     

双循环反应系统中麦饭石催化提质生物质热解挥发分

以麦饭石作为催化提质床料,在双循环反应系统中进行了生物质快速热解挥发分的催化提质实验,考察了麦饭石提质床料、催化提质温度和提质循环速率对生物质快速热解产物的影响。和石英砂相比,麦饭石催化提质降低了焦油产率,但提高了焦油中轻质焦油的相对含量。同时,麦饭石促使生物油中的氧元素以H₂O、CO和CO₂的形式脱除,且主要以H₂O和CO的形式脱除,使焦油中烃类、酚类含量显著增大,酸类、酮类物质含量显著降低。催化提质温度升高更有利于焦油中的氧以H₂O和CO形式脱除,焦油中烃类相对含量随提质温度升高而增加,而酸、酯、酮类含量降低。提高催化提质循环速率,焦油中轻质组分相对含量增加,但焦油中烃类、酚类相对含量均降低。在提质温度520℃,提质循环速率5.5kg/h时,提质油品质较好,轻质焦油含量较高,酚类物质相对含量可达到46.37%。