流化床反应室内铁矿石的临界流化特性

U型反应室是悬浮焙烧装备的核心部件,明确其内物料的临界流化特性具有理论与实践意义.为此,自行搭建了冷态试验系统,并以赤铁矿粉、氧化铝粉为原料,研究了松动风量、物料性质对物料临界流化特性的影响规律,并对原有经验公式进行了修正.结果表明:临界流化气速随物料粒度、密度的增加而增加;在松动室床层为固定床的条件下,临界流化气速随松动风量的增大而减小;修正后的过程方程与试验数据吻合较好,可用于反应室内物料流化行为的预测.研究结果利于悬浮磁化焙烧技术实体化,对该技术工业应用具有一定的指导意义.

粗煤泥流态化浮选颗粒流化特性及分选效果研究

气液固流态化浮选新技术基于重浮耦合原理可实现粗颗粒高效回收,以1.0~0.5 mm粗煤泥为研究对象,系统探究了水速、充气量、捕收剂和起泡剂用量等因素对实验室二维流态化浮选床层流化特性和分选效果的影响。结果表明:增加水速、降低充气量及添加起泡剂和捕收剂均可有效降低压力信号波动,增加床层稳定性。降低充气量可以减小气体在床层内部的表观气速,而水速的增加和起泡剂的添加会通过流体的剪切效果和表面张力的降低使气泡尺寸减小,捕收剂的添加则有助于气泡与颗粒的黏附,降低气泡的上浮速度。随水速和充气量的增加,精煤灰分呈现先减小后增加的趋势,但尾煤灰分趋势略有不同,过高的充气量会扰乱床层导致返混严重,尾煤灰分增加;捕收剂和起泡剂的适当加入会进一步降低精煤灰分,这是由于浮选气泡在粗颗粒表面的黏附,降低了其表观密度,强化了按密度分选效果,但是过量的药剂加入可能会导致浮选夹带现象的出现,增加精煤灰分。最后研发了直径200 mm流态化浮选设备用于半工业试验,以1.0~0.25 mm粗煤泥为入料,在水速为15 L/min、充气量为1.5 L/min、捕收剂200 g/t和起泡剂400 g/t条件下可获得最佳分选指标,精煤灰分和产率分别为9.34%和90.13%,尾煤灰分和产率分别为38.51%和9.87%。本研究对实现流态化浮选过程床层稳定性调控及粗煤泥高效回收利用具有重要意义。

基于闭式热泵沸腾床干燥器流化特性与干燥的CPFD数值模拟

采用闭式热泵沸腾床干燥器可在高效干燥的同时实现干燥介质除湿、加热循环再利用,又因其结构相对较为简单,易于实现工业化放大。为能够进一步地探究其颗粒的流化特性和干燥过程,基于计算流体力学Barracuda CPFD理论方法,以典型农副产品胡萝卜颗粒为例,对闭式热泵沸腾床干燥器中胡萝卜颗粒的流化特性和干燥过程进行数值模拟计算及分析。通过对比CPFD的模拟计算数据及同等条件下的实验数据可知,Ganser曳力模型能够较为准确地预测胡萝卜颗粒在沸腾床中的流化特性和干燥效果。该文验证CPFD的数值计算方式能够准确地预测闭式热泵沸腾床干燥器内部的颗粒流化特性和干燥过程,具有十分广大的应用前景,为同类型的沸腾床干燥器的工业级放大的研究以及新型闭式热泵沸腾床干燥器的工艺设计和参数调配提供可靠的指导。

粗颗粒在锥型床中的流化特性

通过Ｇｅｌｄａｒｔ－Ｄ类粗颗粒在三种锥形床中的实验表明：随着入口的表观气速的增加，在床中依次出现固定床流区、部分流化区和喷动流区。在固定床区内，压降和表观气速关系可以通过Ｅｒｇｕｎ公式求得：在部分流化区内，实验和理论计算均表明了由于颗粒所受到的曳力随着床的轴向高度增加而减小，造成床层轴向上部未流化的颗粒对下部流化颗粒膨胀的压制作用。在喷动流化区内，给出了预测锥形床的初始喷动气速和喷动压降的经验公式。

纳米TiO_2颗粒在声场流化床中的流化特性

以原生纳米级TiO2颗粒为物料,在内径为130mm的声场流化床中,考察声压、频率对纳米颗粒的流化特性的影响。结果表明,适当的低频强声波的引入能很好的抑制沟流,消除节涌,大大降低了流化床中纳米颗粒聚团的尺寸,使之在低气速下实现稳定流化,从而显著改善纳米颗粒的流化质量。

工厂化循环水养殖中生物流化床的流化特性研究

为将旋转式生物流化床应用到工厂化循环水养殖的污水处理中，采用理论计算与实验研究相结合的方法，针对生物流化床的流态、最小流化速度和膨胀率与流速的关系展开研究。研究表明，旋转式生物流化床运行时处于散式流态化状态，滤料均匀分布，形成平稳、清晰的分层。滤料粒径控制在一定范围内（0．1-0．7mm），Ergun方程可较好的预测旋转式生物流化床的最小流化速度。表观水流流速与床层膨胀率的关系不受静止高度的影响。滤料的大小、密度、强度是影响流态化特性的主要参数。膨胀率随表观流速的增大呈非线性增长；滤料粒径和密度越大，达到相同流化状态所需的流速越大，陶粒是一种具有很大开发潜力的滤料。本研究为旋转式生物流化床的设计和在养殖污水处理中的应用提供一定的理论基础。

气固流化床内宽筛分硅粉颗粒流化特性的数值模拟

为了探索气固流化床内宽筛分硅粉颗粒的流化特性,作者利用计算流体力学CFD软件,采用Eulerian气固多相流模型及SIMPLE算法,模拟了二维气固流化床内不同粒级硅粉颗粒在不同操作件下的气固流化特性;分析了气泡生成、长大和破裂的过程,研究了床内气固两相的流动特性。结果表明:模拟计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为10%,最小误差不到1%;模型能够较好地预测不同粒径固体颗粒体系的流化特性;流化床内的流体动力学特性受颗粒尺寸分布以及颗粒间能量耗散和传递的影响,细颗粒的加入可明显改变硅粉颗粒的流化特性。

流量变化对液固流化床瞬态流化特性的影响

流化床开车、停车及反应控制过程中,对流化床的流量进行调节的不当操作可能致使局部热点的出现,使操作状态恶化,故充分认识流化床的非稳态流化特性具有重要意义。选用直径为0.45mm的玻璃珠,在厚15mm、宽400mm、高1200mm的二维流化床中进行液固流态化实验,研究了流量变化对颗粒浓度的影响。实验发现,当流量下降时,流化床中形成了浓-稀相突跃界面,且界面前方有过渡段存在;而当流量上升时,流化床中形成的是由浓到稀的过渡段,变化过程中其浓度波动要远大于流量下降时,且需要更长的时间来达到稳定。以相同时间完成流量下降时,流量变化量较小,则流化床各段的平均颗粒浓度变化速度较慢,同时不利于浓-稀相界面的形成。流量下降幅度相等、流量变化时间延长,则使流化床中的颗粒浓度变化速度呈现先慢后快的特点,同时流量变化较慢,则浓-稀相突跃界面不易形成。

搅拌流化床流化特性实验研究

对搅拌流化床中搅拌桨型式及搅拌速率等因素对流化特性影响规律进行了较细致的研究 ,发现对于任意搅拌桨 ,较低搅拌速度下即可消除沟流 ,对于消除节涌不同搅拌桨效果不同 ,其中多层平桨、内外单螺带搅拌桨和框式搅拌桨效果较好 ,对于 B类和 D类颗粒仍有一较宽的均一流化区。搅拌功率随通气速率升高而下降 ,在高气速下趋于稳定 ,功率及流化特性随气速变化曲线都可分为几段 。

空气重介质脉动流化床流化特性研究

为研究脉动流化床的流化效果,对不同脉动气流参数条件下脉动流化床和传统流化床的流化特性进行了对比试验,并分别对流化曲线、流化床床层压降以及床层中心点密度波动进行了分析。结果表明,脉动流化床在临界流化状态时,床层压降变化平稳,流化曲线不会出现凸峰。脉动流化床中床层压降波动显著小于传统流化床,其床层密度的稳定性更高,相同流化数(流化床工作气流速度与起始流化速度的比值)时,脉动流化床具有更低的床层密度。

Geldart D类颗粒在狭缝型分布板流化床的流化特性研究

采用自主研发的狭缝型分布板流化床,对Geldart D 类颗粒物料核桃壳（2～2.8mm）的流化特性进行了实验研究.结果表明：与传统多孔型分布板相比,空床时狭缝型分布板的分布板压力降较小,加入物料时狭缝型分布板的床层压力降大,更多的能量用于物料的流化,特殊的瓦楞结构也可改善物料的流化特性;Geldart D 类颗粒物料在狭缝型分布板流化床内流化效果较好,相应的床层膨胀比也较大.

加重质流化特性及其流化床分选效果

为提高空气重介质流化床的分选效果，以磁铁矿粉为加重质，分析其粒度组成及流化特性，并利用不同密度级的示重块代替煤，在不同气速下进行流化床分选实验。结果表明，加重质D的粒度组成基本呈正态分布；该加重质在流化数为1．14～1．43时，可形成较稳定的床层，流化效果较好；以加重质D为分选介质，当气速为6．60cm／s时，流化床的分选效果最佳。该研究为进一步确定流化床的分选范围提供了依据。

多粒级加重质流化特性的实验研究

为拓宽加重质的粒级分布范围,保证流化床床层稳定,根据颗粒的性质及级配原则,对窄粒级加重质进行配比,分析其粒度组成及流化特性,并进行分选实验。结果表明,在一定粒度范围内,具有细粒级宽分布的颗粒有利于改善流化质量;以不同粒度分布的两种加重质进行配比,粗颗粒中细颗粒的质量分数不宜超过50%,且30%为最佳;较宽粒级范围的加重质具有良好的分选特性,在分选气速适合的范围内,能形成均匀稳定的床层并取得较好的分选效果;气速为5.67cm/s,分选时间为90 s时,流化床的分选精度较高,且E p值为0.030。该研究为提高气-固流化床的分选性能提供了借鉴。

纳米颗粒团聚物流化特性的数值研究

基于气固两相流体动力学理论,建立气体纳米颗粒团聚物两相流动双流体模型。模型中采用了Jung&Gidaspow(2002)测量的固相应力模量和王垚等(2001)提出的聚团曳力系数计算模型。对纳米颗粒团聚物的流化过程进行了数值模拟,得到纳米颗粒团聚物的流化特性。模拟得出的床层膨胀比与文献中实验的结果较为接近。

空气重介质流化床多元加重质流化特性研究

文章选择了-0.3+0.15mm、-0.15+0.125mm和-0.125+0.074mm三个粒级的硼铁矿粉,分别与-0.074+0.045mm磁铁矿粉以不同总量配比组成两元加重质,进行流化特性的考察研究。根据试验结果,建立了多元加重质流化床的起始流化速度与平均粒度之间的回归模型和密度模型。

烘焙林业废弃物生物质与煤粉不同配比混合颗粒的流化特性

为考察烘焙林业废弃物生物质与煤粉二元混合物的流化特性,在自行搭建的流化试验装置上,进行不同质量配比的烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统的流化试验,获得该系统的流化特性曲线,并在此基础上确定二元混合颗粒的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度等特征速度,进而获得"组分-特征速度"的相平衡图,探讨烘焙生物质质量分数(0,20%,40%,60%,80%和100%)对二元混合颗粒流化特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度的经验公式。结果表明,煤粉颗粒与烘焙生物质颗粒单独流化时,流化曲线可以划分为4个区域:I固定床区域,II过渡区域,III起始流化区域和IV完全流化区域。完全流化区域标准化床层比压降值的大小依次为:无烟煤1(0.90)>无烟煤2(0.86)>烘焙生物质1(0.84)>烘焙生物质2(0.53),流化质量依次变差。烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的流化曲线与其单组分颗粒的流化曲线近似,但区域II和III所对应的气速的范围明显缩小。随着烘焙生物质质量分数的增加,完全流化区域的标准化床层比压降值呈现出逐渐减小的趋势,混合颗粒的流化质量逐渐变差,起始流化速度先增大后减小,完全流化速度先减小后增大,最小流化速度逐渐减小。不同特征速度对应着不同流化阶段间的过渡,通过流化气速所处的区间并结合"组分-特征速度"相平衡图,可以对二元混合颗粒所处的流化状态进行预判,并可根据实际工程应用需要对操作流化气速进行相应的调节。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度经验公式可以在–25%～+20%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的最小流化速度进行较好地预测。研究结果可为生物质与煤流化床共气化工艺中的气化炉等相关工艺设备的设计和安全稳定运行提供参考。

大差异双组分混合颗粒的最小流化特性

在一套φ260mm×2000mm的有机玻璃实验装置中,对大差异双组分混合颗粒的最小流化特性进行了实验研究,得到了混合颗粒的流化曲线,由此给出了其起始流化速度、最小流化速度、临界分离速度、完全流化速度等特征速度.实验结果表明,流化过程可分为4个阶段,即完全流化、大小颗粒分离、大颗粒静止小颗粒流化、固定床阶段,对应混合颗粒的3个状态:完全混合、部分混合部分分离、完全分离状态;混合颗粒的特征速度随小颗粒质量分率的增加而减小,且在小颗粒质量分率达到0.4～0.5后其减小的趋势减缓;混合颗粒的固定床阶段和完全流化阶段的床层空隙率及混合颗粒的体积收缩比在小颗粒质量分率为0.4时达到极值.

大颗粒气固流化床的流化特性

通过冷态试验,对利用流化床煅烧水泥新技术中所涉及到的大颗粒气固流化床的相关特性进行了研究。研究结果表明:大颗粒气固流化床平稳地运行在鼓泡床阶段,但较易发生节涌现象,适合浅床操作,且操作流化数较低;对流化床压降脉动的分析可知,采用具有较宽粒度分布的大颗粒物料,有利于改善流化床的流化质量。

炼焦煤调湿流化床料层流化特性实验研究

为研究流化床煤调湿流化机理,优化工艺参数,改进和开发流化床煤调湿装置,采用有机玻璃制成流化床冷态实验台对颗粒料层流化特性进行研究,对生产实际用煤的4种不同粒径范围的颗粒分别用3种初始料层高度进行分组实验研究。给出不同实验条件下的流化速度、床层高度、颗粒平均粒径、压降等参数的流化特性曲线,得出各条件下的临界流化速度,并分析影响临界流化速度的主要因素及其相互关系。通过线性回归得到临界流化速度与颗粒平均粒径平方根呈线性关系的预测公式,并根据量纲分析法给出应用条件更广的准数方程。研究结果表明:由线性回归所得预测公式与系数显著性好,有较高的可靠性;得到临界流化速度与阿基米德准数0.25次方呈线性关系的预测公式,这可对设计和操作煤调湿装置提供较可靠的参考依据。

生物质及其与惰性颗粒双组分体系的流化特性

采用MDMDY-300型全自动密度仪和体积法测量了生物质和3种惰性颗粒的颗粒密度和堆密度,在有机玻璃流化床内考察了生物质单组分及其与3种惰性颗粒双组分体系的最小流化空隙率和流化速度。结果表明,单组分颗粒密度随粒径的变化可以忽略,而堆密度却随粒径的增大有所减小;双组分体系的最小流化空隙率随细颗粒组分增加而出现先减小后增大的趋势,最小值出现在细颗粒组分体积分数为30%左右,且颗粒粒径差异越大变化趋势越明显;双组分体系的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度均随细颗粒组分含量增加呈现减小的趋势,当细颗粒体积分数达到30%左右后起始流化速度的下降趋势趋于平缓。