矩形导流管喷动床下行区的床层压降

带导流管的矩形喷动床是传统喷动床的改进型式,矩形床内设置的与床同厚的垂直导流管,可以控制固体颗粒的内循环速率,同时使下行区中的气固移动床维持平推流.本文实验测定了不同表观气速、床层重量、不同固体颗粒与气体入口形式与尺寸时,矩形导流管喷动床下行区的床层压降,以考察其流动特征.实验结果表明,下行区存在床层压降的轴向分布,气固流动处于负压差下移上流区,且气固滑移速度自下而上是逐渐下降的.下行区颗粒床层的压降以及颗粒的移动下输,受到喷动床表观气速、床高、喷嘴尺寸、物料种类和颗粒直径的不同影响.     

循环型高通量输送床的建立与控制

密相输送床气化和双流化床气化是基于循环型流化床反应器发展起来的两种新型煤和生物质气化技术,根据这两种技术对流动的要求,提出了在循环流化床的下行床底部耦合一段移动床,为输送床内的流动提供足够高的驱动压力而提高颗粒循环量的技术思想。在根据该思想而建立的直径90 mm的输送床实验装置上的实验研究表明,利用所提出的床型构造可在表观气速9.6 m•s^-1下实现400 kg•m^-2•s^-1的颗粒循环量。输送床的一次风速和移动床松动风速是影响颗粒循环量和输送床内颗粒浓度的主要因素,但循环量随输送床一次风速的增大而增加的走势弱于普通循环流化床。移动床松动风速在小于颗粒最小流化速度的范围内轻微变动即可显著改变颗粒循环量和输送床内颗粒浓度。在保持输送床总气速不变的前提下,通过二次风可在40%的比例范围内调节颗粒循环量,且调节作用随二次风位置的增高而减弱。     

下行床气粒流动行为的Eulerian-Lagrangian模拟

采用计算流体力学和离散单元方法耦合模型（CFD-DEM）对二维下行床内的气粒流动行为进行了全床数值模拟。模拟结果展示了下行床典型操作条件下特有的气固动态流动结构：沿流动方向存在明显的入口控制区、过渡区和（完全）发展区;颗粒聚团并不是出现在浓度相对较高的入口区,而是在过渡区之后的发展过程中逐渐形成较多的、松散的动态聚团结构。下行床发展段呈现典型的近壁浓环结构,这与实验结果基本一致。考察了颗粒之间以及颗粒与壁面之间的碰撞参数对下行床内气固流动结构的影响,发现完全弹性碰撞颗粒体系在入口区呈现最快速的颗粒分散;而对本文研究的操作条件,颗粒碰撞参数对发展段时均流体力学行为只产生轻微的影响。     

流动方向对循环流化床中颗粒混合行为的影响

对循环流化床提升管及下行床两种不同气固流动方式对颗粒混合行为的影响进行了较为深入的对比分析，发现在影响循环流化床颗粒混合的众多因素（如操作条件、床层直径、颗粒性质及床层内构件等）中，气固流动方向是影响颗粒轴向混合的最主要因素．当气固流动为顺重力场时（下行床），颗粒的轴向混合很小，流型接近平推流；当气固流动为逆重力场的提升管时，轴向颗粒混合将成倍增大，颗粒流动远离平推流流动．分析表明，下行床中颗粒混合仅为单一的弥散颗粒扩散，而提升管中则存在着两种颗粒混合机制：弥散颗粒扩散及颗粒团扩散．弥散颗粒的扩散基本以平推流的形式通过循环流化床，提升管中大量的颗粒轴向返混归因于颗粒团的严重返混并由此形成了提升管中颗粒停留时间的双峰分布．     

新型液固循环移动床流动特性的实验研究

在新型液-固循环移动床反应-再生冷模装置中,以水-玻璃珠为液-固体系,对300 mm×3 000 mm的液-固循环移动床再生器内的操作域和流动特性进行了研究.实验结果表明,下料管出口和料位高度的相对位置对床层流动状态有较大影响,当料位高度高于下料管出口高度时,床层流动可以分为局部流化床区和移动床区两个区域.随着表观再生液速的增大,移动床区先后经历了移动床流动和散式流化床流动,移动床流动的操作液速为0～6.5 mm/s,散式流化床流动的操作液速为6.5～20.5 mm/s.随着表观再生液速的增大,移动床层各轴向高度颗粒平均速率均增大;表观再生液速超过一定值后,颗粒平均速率基本不变.在各轴向高度床层上,随着表观再生液速的增大,局部流化床区周向影响区中心夹角不断增大.     

气固顺逆重力场流态化特征分析

气固并行顺重力场与逆重力场流动形成了迥然不同的流态化机制 :下行床中 ,局部颗粒的聚集会使局部颗粒及气体速度增大 ,而局部气体速度的增大又会破坏颗粒的聚集 ;提升管中因气固逆重力场流动 ,颗粒的聚集会使局部气体及颗粒速度降低 ,而这种降低又会加重颗粒的聚集。与提升管相比 ,下行床具有气固速度和颗粒含率径向分布均匀和气固停留时间短以及返混小等特点 ,其流型更接近平推流     

不同入口结构下行床内气固流动及混合行为的CFD-DEM模拟

采用计算流体力学和离散单元模型（CFD-DEM）耦合一种简单的气固催化反应模型对具有不同入口结构的二维下行床内的气粒流动和混合行为进行全床数值模拟。模拟得到了不同入口结构下行床内的多尺度气固运动状态、全床的固含、速度及反应生成物浓度分布,以及气体和颗粒在下行床内的停留时间分布,发现入口结构对反应器内的流动、混合和气固接触效率起着关键性的作用,入口气体和颗粒的不均匀分布将导致下行床内气体停留时间的宽分布以及气固接触效果的恶劣。     

60米高矩形截面循环流化床内物料分布冷态试验

为研究超高提升管内的气固流动特性,依托四川白马电厂600MW超临界循环流化床锅炉现有钢架,将原有60m高的提升管冷模试验台的上部20m改为矩形截面的循环流化床提升管试验台。本文重点研究了提升管流化风速对上部颗粒浓度的轴向/截面分布特性及其影响因素。试验结果表明：颗粒浓度和颗粒粒径的分布特性与流化风速和几何结构密切相关,在一定初始床料高度下,随着风速的增加,提升管上部的空隙率沿轴向先不变然后减少,并最终呈现倒C形分布;截面浓度从均匀分布逐渐变为近短边壁处的颗粒浓度要明显大于近长边壁处的不均匀分布;平均颗粒粒径则随风速的增加而增大,沿截面分布均匀,但是沿提升管高度方向平均颗粒粒径沿轴向会略微减小,且提升管上部近短边壁的颗粒粒径要稍小于近长边壁的。     

二元颗粒混合物在下行床反应器中局部颗粒速度的分布

采用PV-4A光导纤维测速仪在一高2m、直径30mm的下行床反应器中较系统地测定了FCC催化剂及玻璃珠各自在6个截面8个不同径向位置局部颗粒速度的轴向及径向分布,研究了操作条件及喷口位置对该两种不同物料局部颗粒速度径向分布的影响,进而将FCC催化剂和玻璃珠两种物料分别同时进入下行床反应器中,考察了以不同混合比组成的二元组分混合物的颗粒速度径向双峰分布特点.最后,分别给出了预测FCC催化剂及玻璃珠的量纲1局部颗粒速度经验关联式.实验结果表明：物性不同的粒子其局部颗粒速度径向分布差别较大,二元组分混合物的颗粒速度径向分布较FCC催化剂单一颗粒趋于均匀,且随表观气速增加,颗粒速度分布双峰特性愈为明显,可见在下行床进入细颗粒的同时加入粗颗粒引起了气固流动机制的变化与颗粒速度分布的平滑.     

气固错流移动床内空腔与贴壁研究现状及发展

气固错流移动床广泛应用于工业生产过程,空腔与贴壁是两种典型的非正常操作工况,限制了移动床的操作弹性。床层结构与气固两相流动特性影响空腔贴壁的形成及变化,综述了空腔与贴壁的研究现状,总结了压降、颗粒流动以及空腔贴壁的数学模型,分析了空腔贴壁的影响因素,讨论了提高错流移动床操作弹性的方法,阐明了研究中亟待解决的问题,为气固错流移动床的研究方向提供建议。     

气固错流移动床内空腔与贴壁研究现状及发展

气固错流移动床广泛应用于工业生产过程,空腔与贴壁是两种典型的非正常操作工况,限制了移动床的操作弹性。床层结构与气固两相流动特性影响空腔贴壁的形成及变化,综述了空腔与贴壁的研究现状,总结了压降、颗粒流动以及空腔贴壁的数学模型,分析了空腔贴壁的影响因素,讨论了提高错流移动床操作弹性的方法,阐明了研究中亟待解决的问题,为气固错流移动床的研究方向提供建议。     

方形截面循环悬浮床内边角效应的分析

边角效应是方形或矩形截面的循环悬浮床内气固流动结构的重要特点之一。对于烟气脱硫循环悬浮床,减小边壁颗粒层厚度,使床内颗粒径向分布趋向均匀,会有利于气固接触反应,提高脱硫效率。在方形截面循环悬浮床冷态试验台架上,以空气为流化介质,平均粒径40μm的玻璃珠为循环物料,采用双光路光纤浓度测量系统测定了不同轴向高度截面上的径向颗粒浓度分布,分析了床内构件、表观气速和循环流率对边角效应的影响。研究结果对选择操作条件,尤其是合适的循环流率,以及进一步探索改善床内气固流动结构的方向有参考价值。     

矩形错流移动床稠密气固两相流的实验和模拟

在实验基础上,采用欧拉双流体模型对矩形错流移动床中稠密气固两相流动进行了模拟,分析了矩形错流移动床的空腔、贴壁、两相速度、气相停留时间、压降等. 结果表明,气固两相流动受端部效应影响. 随表观气速增大,贴壁(约0.19 m/s)和空腔(约0.31 m/s)现象出现. 空腔随时间发生变化,而贴壁为渐进型,气速与空腔和贴壁的形状有关. 气速分布、空腔和贴壁使压降沿轴向呈反C形分布. 进料影响区、主体流动区和下料影响区压降比约为6:10:9. 随表观气速增大,气相停留时间减小,空腔尺寸增大,贴壁厚度先增大后不变,压降增大;而颗粒循环强度的影响不大     

高密度下行床颗粒浓度与颗粒速度分布特性

为了考察下行床内颗粒浓度和速度的分布特性以确定高密度操作条件,在自建的气固下行床冷模装置(总高度18 m,下行床高8 m,直径80 mm)中,测定了不同表观气速(Ug)和颗粒循环速率(Gs)下床内颗粒浓度和颗粒速度的轴径向分布.结果表明,在Gs为700 kg/(m2·s)时,下行床内平均颗粒浓度达0.12,整个下行床内...     

小型循环流化床锅炉返料换热装置的运行特性试验

在循环流化床（CFB）冷模试验系统中,对新型一体化返料换热装置的气固流动特性与运行条件的关系进行了试验研究。通过改变均流室风速、回料室风速、立管径向加入侧送风等,观察分析不同运行参数条件对回料系统内床料气固流动状况的影响。试验得到了返料换热装置各风室不同运行条件、立管径向侧风参数等与返料换热装置内气固流动参数之间的定性和定量关系。     

方截面循环悬浮床内构件对气固混合行为的影响

循环悬浮床内固相浓度很低,改善气固混合对增强接触反应、提高脱硫效率起着关键作用.今在过去实验的基础上,利用方形截面床内构件简单易实现的优点,在床中部安装对称构件,考察对称内构件对两相流动行为的影响.分别从方截面正向、斜向上的颗粒浓度分布,讨论了内构件对颗粒轴向返混、径向掺混及截面浓度的作用,分析了构件尺寸对实验结果的影响.较大尺寸的内构件在适当的表观气速时能够对改善流场中气固混合及提高截面浓度起到非常积极的作用.     

加压二维鼓泡床气固流动特性的数值模拟

采用欧拉双流体模型模拟了加压下二维鼓泡床内的气固流动特性,结果表明:在相同的表观气速下,加压使气泡体积分数增大,气泡相与乳化相间的分解越发明显,气固两相流动、混合剧烈;同时,床层中上部颗粒轴向速度的径向分布不均匀性增强:中心区颗粒速度增加,近壁区下降;随着操作压力变大,流化床膨胀高度增大,相应地,整体气含率增大,床层下部的颗粒浓度减小,而上部颗粒浓度增加,固含率在轴向上的分布更均匀;床层压力波动主要由两种成分构成:低频率高幅值和低幅值高频率成分.压力脉动强度随床高的增加呈现先增大后迅速减小的趋势;此外,加压下床层压力脉动强度变大,即床压波动更加剧烈;而且加压下颗粒拟温度增大,即颗粒速度脉动增强.     

粗糙颗粒碰撞参数对鼓泡流化床内气固流动模拟的影响

结合粗糙颗粒动力学理论和双流体方法,数值模拟了碰撞参数对鼓泡流化床内稠密气固两相流动特性的影响. 结果表明,增大摩擦系数或减小法向弹性恢复系数会使床内颗粒分布更为不均,并增强床层膨胀及压力降脉动. 合理选取摩擦系数模拟得到时均气固流场分布,与实验吻合,罂粟籽颗粒的摩擦系数取0.3~0.6较合适. 法向弹性恢复系数改变不影响时均气固流场分布的基本形态,其取值敏感性不如摩擦系数;切向弹性恢复系数对鼓泡流化床动态特性及时均气固流场的影响相对较弱.     

下行床入口段流体力学及混合行为

针对工业快速反应对气固进料混合过程的特殊需求,在内径140mm,高4.7m的并流下行循环流化床中,采用双光路光纤密度测量技术及磷光颗粒示踪技术,对两种不同的气固并流下行床分布器结构的流动及颗粒混合行为进行了研究．分别考察了人口段颗粒浓度径向分布沿轴向的变化规律及颗粒轴径向混合行为．实验结果表明,下行床入口段颗粒浓度随轴向位置的变化可划分为分布器影响区及湍流控制区．分布器结构对入口段颗粒密度分布有较大影响,利用侧向喷嘴并降低入口处颗粒的射流可以获得较好的径向均布效果．侧向喷嘴的分布器结构更有利于颗粒的径向混合．还考察了入口结构对颗粒混合的影响因素,给出了对Pe_a及Pe_r的关联式．     

复合喷动反应塔气固反应区内循环特性

对复合喷动烟气净化塔内气固二相流动特性进行了数值模拟,得到了塔内气固二相流动特性。通过与传统反应塔对比,分析了复合喷动反应塔内循环的形成机理和气固主反应区流场分布特性。在此基础上,针对该型反应塔的工艺参数进行了优化研究。由结果可知,复合喷动反应塔可在气固主反应区形成良好的内循环,合适的回流区可延长颗粒塔内停留时间,有效增强内循环。回流区大小随入口风速的提高先增大后减小,并在入口风速为25 m/s附近存在最大值。烟气净化塔内颗粒停留时间随入口风速和颗粒粒径的变化均呈先增大后减小趋势,分别在入口风速为25 m/s、颗粒粒径为500μm时达到最大值。