流化床油页岩流化特性的数值模拟研究

应用CFD软件Fluent对流化床内油页岩的流动特性进行了冷态流场模拟,并研究不同时刻、不同粒径以及不同弹性恢复系数对流化床内流化状态的影响。最终模拟结果表明：随着时间的推移流化现象越来越明显,同时颗粒粒径越小,弹性恢复系数越小更容易使气流稳定,有益于物料的正常流化。     

生物质流化床流化特性试验研究与数值模拟

为了研究生物质气化过程中流化床物料的流化状态,搭建了生物质流化床试验系统。以空气为流化介质,对石英砂进行流化试验,并在考虑物料颗粒间碰撞的基础上,基于DEM(discrete element method)模型对流化床床层区域空间内颗粒流动特性进行数值模拟。结果表明:当床层物料堆积密度、温度一定时,对应颗粒直径分别为0.56,0.35,0.18 mm的石英砂临界流化风速分别为0.017,0.065,0.170 m/s,物料粒径越小,达到流化状态所需要的流化风速也越小;数值模拟结果与试验结果相比,平均误差为23.1%,临界风速的预测与试验结果基本一致,这表明计算模型对于鼓泡状的两相流动状态有较好的预测效果。     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

气固流化床中流动特性的数值模拟

给出了适于浓密气固流化床的双流体力学模型,采用ＩＣＥ和改进的ＩＰＳＡ算法,对均匀布风气固流化床中的流动特性进行了数值模拟,得到了均匀布风自由鼓泡流化床中的一种流动结构。计算结果与实验结果表明,所采用的计算模型和数值方法具有较高的可靠性。     

煤颗粒在流化床中着火特性研究

根据经典的煤着火理论，从建立流化床内燃烧热平衡方程式入手，建立了煤着火的热力模型，并用一种褐煤在小型流化床上进行了实验研究。研究表明，对宽筛分褐煤，着火温度既是颗粒自身物性的函数，又是运行条件的函数。当其他条件确定以后，着火时间和熄火时间随初床温平滑变化。     

液固流化床中颗粒流动特性的数值模拟

应用欧拉-欧拉双流体模型,液相采用k-ε湍流模型,同时考虑液固两相间耦合作用,数值模拟液固流化床内液固两相流动,研究了液体密度和粘度对液固流化床内流动特性的影响.研究结果表明,液固流化床内液体、颗粒混合比较均匀,呈现散式流态化特性.颗粒轴向速度随着液体密度和粘度的增大而增大,并且在床内分布趋势相同.数值模拟得到床层膨胀高度的结果与Babu等人公式计算值相吻合.     

锥形流化床内碳纳米管膨胀特性的数值模拟

基于欧拉-欧拉双流体模型,对无分布板式锥形鼓泡流化床内碳纳米管的膨胀行为进行了数值模拟。考察了不同的颗粒当量直径计算方法及不同种类碳纳米管对床层膨胀能力的影响、不同表观风速下床内两相结构的体积分数分布及膨胀特性。模拟结果显示：碳纳米管的当量直径计算结果对床高有至关重要的影响,其当量直径越大,膨胀率越小,垂直阵列管床层膨胀高度大于聚团管,在低入口气速的情况下存在“局部流化”的特性,气泡在上升过程中逐渐变小甚至消失,随着入口气速的增加,气泡大小逐渐增加,床层膨胀率也逐渐增加。模拟与实验结果对比良好。     

细粒煤浮选动力学特性研究

研究了不同密度级细粒煤泥浮选动力学特性和变化规律，讨论了浮选药剂添加量对浮选速度的影响关系，建立了煤泥浮选速率常数κ与煤泥的密度、捕收剂添加量及起泡剂添加量之间的数学模型，并利用不同密度级的浮选速率常数和修正的连续浮选动力学模型对实际浮选生产结果进行了预测，结果表明：修正的连续浮选动力学模型可靠、预测精度高。     

振动流态化的能量传递机制及对细粒煤的分选研究

研究了振动能量在粗颗粒(直径大于1mm)气固流化床中的传递与耗散规律,分析了振动改善流化性能的机制,揭示了振动流化床对细粒煤的分选机理.分别对6～3mm和3～1mm粒级乌海煤样进行分选,试验结果表明:振动流化床可有效排出高灰矸石,得到低灰精煤产品,2种入选煤样的分选可能偏差E值分别为0.19～0.225和0.175～0.195,说明了振动流化床可以有效地实现细粒煤的分选.     

Characteristics of fluidization and dry-beneficiation of a wide-size-range medium-solids fluidized bed

Wide-size-range medium-solids are used in a modularized coal beneficiation demonstration system with a gas-solid fluidized bed. The characteristics of fluidization and dry-beneficiation of the medium solids were studied. The numerical simulation results show that 0.15–0.06 mm fine magnetite powder can decrease the disturbances caused by the bubbles. This is beneficial to the uniformity of the gas-solid interactions and thus to the uniformity and stability of the bed density and height. The experimental results show that, with an increase in the fine coal content in medium solids, both the fluidization quality and the beneficiation performance of the bed decreased gradually. When the fine coal content was no more than 13%, a relatively high superficial gas velocity increased the beneficiation efficiency. When the content was more than 13%, part of the fine coal was separated, leading to product layers. The separation efficiency was therefore gradually decreased. The models for predicting the bed density standard deviation and the probable error, E, value were both proposed. The E value can reach to 0.04–0.07 g/cm~3 under the optimized experimental parameters. This work provides a foundation for the adjustment of the bed density and the separation performance of the modularized 40–60 ton per hour dry coalbeneficiation industrial system.     

气固磁稳定流化床屈服应力的实验研究

气固磁稳定流化床是分选6～1mm细粒煤的有效手段,屈服应力对气固磁稳定流化床的稳定性和被分选颗粒的运动具有重要影响.采用拉板法,以0.074～0.045mm磁铁矿粉为加重质,对床层的屈服应力进行了研究.结果表明,磁稳定流化床的屈服应力是磁场强度、床层深度和表观气速的函数,分别随磁场强度及床层深度的增加而增大,随流化气速的增大而减小,磁场强度对屈服应力的影响最大,床层深度次之,表观气速影响最小.构建了3个因素对屈服应力的单因素作用模型及综合作用模型,为气固磁稳定流化床分选6～1mm细粒煤提供了理论基础.     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

循环流化床锅炉床温控制建模与仿真

利用动态机理宏观控制建模的思想,针对410t/h循环流化床锅炉,用理论分析和经验数据结合的方法给出床温动态特性的数学模型。依据所提出的建模思想进行了计算机仿真,计算结果表明:该模型能够反映一次风、给煤量等操作量变化时循环流化床锅炉床温的动态特性,说明了该建模方法的可行性,给出的床温控制模型对床温控制系统的研究有一定的实际意义和应用价值。     

在流化床中热解废旧塑料的实验研究

对高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙稀(PVC)等5种单组分废旧塑料在流化床中进行了热解实验,得到了在实验条件下,热解温度对各种单组分废旧塑料热解产物成分和产率的影响规律,为开发废旧塑料热解制油、制气工业装置提供了基本的工艺参数.     

流化床造粒过程层式生长的实验研究

通过在流化床中将碳酸钾溶液雾化后喷涂在处于流化状态的玻璃珠上，研究了流化床造粒过程的层式生长机理。考察了床层温度、流化气速及溶液浓度等对涂覆率的影响。结果表明在实验范围内，造粒过程为典型的层式生长过程，造粒时间对涂覆率影响较小。床层温度对涂覆率影响显著、流化气速及溶液浓度对涂覆率也有较大影响，而且均是非单调的。     

燃煤流化床多环芳烃生成特性的研究,

在小型程序控温流化床试验台上研究煤燃烧生成多环芳烃的特性.考察了燃烧温度、停留时间、过量空气系数、脱硫剂和金属铁等因素对多环芳烃生成量的影响.结果表明,在实验温度(800～900℃)范围内,流化床燃烧在850℃时多环芳烃生成量最少;多环芳烃生成量随过量空气系数的增加出现了先减少后增加的趋势;添加氧化钙增加了多环芳烃的生成量;少量铁的加入使多环芳烃生成量增加,大量铁则抑制了多环芳烃的生成.     

流化床垃圾焚烧炉物料混合特性试验研究

采用焚烧方法进行城市生活垃圾处理时,由于国内垃圾混合收集的特点,大量尺寸较大的物料如建筑垃圾等都入炉燃烧,如不及时排出将影响床内物料的流化质量．针对这一问题,研究开发了异重流化床垃圾焚烧技术,采用倾斜布风板、导向风帽将这些惰性物料有效地排出炉外,依据这一技术,成功投运了一台150t／d处理量的垃圾焚烧炉,对水平布风板和倾斜布风板在使用普通风帽和导向风帽时的物料混合特性进行了对比研究．     

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.