加压导向管喷动流化床气化炉气体扩散规律研究

采用CO2作为示踪气体在内径200mm，高5m的全尺寸加压导向管喷动流化床中对床内气体扩散特性进行了研究，主要考察了操作参数（喷动气流率，流化气流率，操作压力，颗粒粒径和物性参数）对床内气体扩散的影响，归纳了喷动气旁路份额和流化气旁路份额随操作参数影响的试验关联式，可作为工程设计计算和实际操作的参考。     

加压喷动流化床最小喷动速度的试验研究

在内径100 mm的有机玻璃冷模装置上进行了加压喷动流化床试验.床料直径为1.6 mm、2.3 mm的小米.研究了压力、静止床高及流化风对最小喷动速度的影响.试验结果表明:喷动流化床的最小喷动速度随压力的增大而减小,但减小幅度逐渐变小;静止床高增大,最小喷动速度增大,但床高的增加对最小喷动速度的影响随着压力的增大而减弱.流化风风量增加导致最小喷动速度降低.根据试验数据进行了线性回归,分别得出了uf=0和uf＞0(uf为流化风床内表观气速)时最小喷动速度的关联式,相关系数分别为0.964和0.920,关联式和试验值吻合较好.     

加压喷动流化床煤气化数值模拟

建立了基于CFD的三维非稳态喷动流化床煤气化动力学模型.此模型包含气固流动模型,煤的挥发分析出模型,焦炭气化反应模型和气相间的均相反应模型等子模型.焦炭的非均相反应速率由气体扩散和化学反应动力学共同控制.气体均相反应可以作为二级反应来处理.将试验结果和模拟的计算结果进行了对比,结果表明,入口中心喷动区的温度最高,温度场沿床高方向逐渐降低.煤气质量在加压后有了明显提高.验证的结果表明此CFD模型可以用来预测煤气化的反应过程.     

温度和压力对加压喷动流化床煤部分气化的影响

在热输入0.1MW的加压喷动流化床煤部分气化炉上以空气和水蒸气为气化剂,进行徐州烟煤的加压部分气化试验。考察了气化温度、压力等因素对煤气成分、煤气热值、干煤气产气率、碳转化率等指标的影响。气化温度是通过调整空气系数来实现的。试验结果表明:气化温度对煤气化过程影响显著,气化温度升高,煤气热值先增大后减小,产气率增加,碳转化率提高。而增大压力,床内气体速度变慢,延长了气化剂在床内的停留时间,另外压力增加改善了床内的流化质量,从而提高了气化效率,改善了煤气质量。     

加压喷动流化床流型的试验研究

在一个内径100 mm的柱锥型喷动流化床上进行了喷动流化床流型的试验研究.试验中发现了5种不同的流型:固定床(FB)、鼓泡射流流化床(JFB)、节涌射流流化床(JFS)、充气喷动床(SA)和喷动流化床(SF).研究了静止床高、操作压力对喷动流化床流型的影响.结果表明:随着静止床高的增加,稳定的喷动流化床区域减少;随着操作压力的增加,稳定的喷动流化床区域增加.     

喷动流化床煤部分气化数学模型

文中介绍了喷动流化床煤部分气化的原理和国内外数学模型的研究现状，并在此基础上分析了压力对部分气化炉流动和反应的影响。     

增压导向式喷动流化床流动特性的数值模拟

采用双流体模型对增压导向式喷动流化床内喷动区和环形区气固运动速度和空隙率进行数值模拟。计算结果表明,喷动区颗粒速率在初始阶段急剧上升而气体速度则急剧下降,进入导向管后趋于平缓,而且颗粒加速程度不写系统压力有关,还形区气体速度在卷吸段增大,进入隔离流区后保持不变,而颗粒下降速度一直保持不变,喷动区的空隙率在卷吸段下降,进入导向管后又开始上升。     

喷动流化床气体混合特性实验研究

在300 mm×30 mm×2 000 mm的喷动流化床煤部分气化炉冷态试验装置上,在喷动区和环形区同时采用了不同示踪气体的方法,获得了在不同喷动气流速和流化气流率这2个重要的操作参数下,不同床层高度上示踪气体的径向分布,考察了喷动区与环形区之间的气体交换特性和环形区的气体混合特性.结果表明,喷动气速度的增大,使喷动气向环形区的传质加强,也促进了流化气在环形区的混合;流化气流率的增大,气体由环形区向喷动区的传质大于由喷动区向环形区的传质,且流化气在环形区的混合加强.喷动气和流化气的浓度沿床层高度依次降低.此外,结合CCD拍摄的流动结构图像,从气相质量交换的角度对床内的气固流动特性进行了讨论.     

三维旋流喷动流化床气固两相流动特性模拟

为了从理论基础上研究带风帽的旋流喷动流化床干燥器内气固两相流流动特性,采用欧拉多相流模型对一台旋流喷动流化床试验台进行三维数值模拟,分析了各种不同底部进风速度V底与切向进风速度V切比例对旋流喷动流化床干燥器内的气体速度分布和颗粒速度分布特性的影响,以及当V底/V切为30 m·s-1/30 m·s-1时,探讨了气固流动状态随时间的变化规律。研究结果表明:增大V切,有利于增加近壁面区域的气体流动速度和促进气固相的充分混合,增加气体和颗粒相的接触面积,有利于减少气相流动死区,降低黏性物料对筒体壁面的粘附程度。但由于切向风的卷吸作用所形成的负压会导致轴向气流减弱,不利于筒体中心区域气流的轴向发展,降低了轴向风对颗粒层的穿透效果。     

喷动流化床煤气化试验研究

以空气和水蒸汽为气化剂,在一内径为60mm的V型布风板喷动流化床工业煤气炉内对动力烟煤的气化进行了系统的试验研究,考察了V型布风板床料的流化特性,研究了操作参数对气化过程的影响,测量了煤气成分沿床高和径向的变化,分析了影响煤气成分和热值的有关因素,提出了合理的运行条件和参数,研究结果对工业装置的放大设计,改造现有燃烧设备并降低对环境的污污具有指导意义。     

干煤粉加压气流床气化试验研究

介绍了36t/d加压气流床气化中试装置主要设备、工艺流程及工艺条件的选择,并给出试验研究中多个煤种在气化压力3.0MPa、投干粉煤量1t/h条件下取得的主要试验数据。从试验数据看出,干法气化指标明显优于水煤浆气化,主要是CO2含量低,有效成分(CO H2)含量高(均大于89%),证明了干煤粉气化的优越性。试验结果基本达到预期目的,积累了干粉煤气流床气化数据。     

增压流化床用水煤膏管内流动滑移效应研究

用实验方法在自制水煤膏流动试验台上研究了水煤膏的流变特性,分析了壁面滑移现象对水煤膏管内流动特性的影响,给出了通过滑移修正后的水煤膏真实流变模型,试验结果表明,水煤膏的流变模型符合Hrschel-Bulkey流体特征,滑移对管内流量的影响随着壁面剪切应力的减小而增加,随着管径的增加而减小。     

高温加压气流床内生物质气化特性的实验研究

在15～20 kg/h规模的沉降式加压气化实验装置上,实验研究了高温条件下,不同O/C摩尔比对生物质气化特性的影响,并根据实验气化炉的边界条件,建立了相应的气化模型.模型计算结果与实验结果吻合较好,模型能够很好的预测气化参数对生物质气流床气化特性的影响.研究结果袁明:在气化还原反应区,高温有利于气化反应向吸热方向进行;O/C比在1.0～2.0范围内,随O/C比的增加,CO、H2均呈现先增加后减小的趋势,可燃气体成分(CH4 H2 CO)占总合成气的50%左右;部分燃烧反应区温度在1600 K以上时,碳转化率大于90%,冷煤气效率达到50%左右.     

无烟煤飞灰循环增压流化床燃烧试验研究

在ＳＥＵ－ＰＦＰＣ装置上进行了阳泉无烟煤燃烧试验,研究了流化速度、床层深度和床层温度对燃烧效率的影响。试验结果表明,采用飞灰循环回燃后燃烧效率可达９９．８％     

循环流化床烟气脱硫气固两相流动特性的试验研究

采用三准则相似理论设计了循环流化床烟气脱硫气固两相流动试验台.通过对循环流化床脱硫反应器试验装置内沿高度方向阻力分布和不同高度截面上局部颗粒质量通量的测量,详细地研究了脱硫反应器内气固两相流动规律和内循环特性.结果表明:脱硫反应器阻力主要集中在文丘里管段,而且随着循环物料量和气体流量的增加,系统阻力显著增加;脱硫反应器内气固两相流动呈典型的环核流动结构,边壁下降流颗粒浓度高,中心区域上升流颗粒浓度低,且固体质量回流比率随着脱硫反应器高度的上升而下降.研究结果为循环流化床烟气脱硫系统的设计与放大提供了依据.     

煤气化半焦增压流化床燃烧特性中试试验研究

在热输入为1 MW增压流化床燃烧中试试验装置上,对加压煤部分气化得到的气化半焦进行了加压燃烧试验研究。试验结果表明,煤气化半焦增压流化床燃烧中试装置的各分系统设计合理,全系统能协调、稳定运行。在燃烧室压力0.5 MPa,燃烧温度900℃,过剩空气系数1.2～1.3,流化速度1.1～1.2 m/s条件下,半焦的燃烧效率达到99%以上,飞灰含碳量在2%以下;此外,还发现适当提高半焦燃烧的床温和一个适宜的空气过剩系数有利于半焦的充分、稳定燃烧,而飞灰循环对提高半焦燃烧效率非常有益。     

旋流式气液同轴式喷油器在加压空间中流量特性的试验研究

在增压条件下对一种旋流式气液同轴喷油器的流量特性进行试验研究.在不同的环境背压条件下,分别研究了气液比、环境背压对燃油流量系数、雾化空气流量系数的影响.结果表明:本喷油器的燃油流量系数稳定在0.2971,不受气液比、环境背压等因素的影响;雾化空气流量系数随环境背压与喷油器雾化空气通道进口压力的压力比的增大而减小,与气液比无关.根据试验数据整理出雾化空气流量系数拟合公式,能够对试验数据作出准确的预测.