耦合流化床提升管边壁区固体流动的研究

为了研究耦合流化床边壁区固体颗粒的流动特性,采用压力传感器、PV-6型颗粒速度测量仪和PC6D型颗粒浓度测量仪测量了提升管轴向压降以及颗粒速度和浓度。结果表明:颗粒的下降速度为0.8~1.6m/s。固体循环量、表观气速的增加使颗粒下降速度增加,总结得到颗粒速度与截面平均固体浓度关联式。增加固体循环量、减小表观气速使边壁区固体浓度和流量增加,但返混比的变化相对较小,并拟合得到了固体浓度与截面平均固体浓度关联式。因此对于耦合流化床,可以通过改变操作条件来调节边壁区固体颗粒的流动特性。

宽筛分颗粒在立管中的移动床流动

在直径φ７０ ｍ ｍ，长４ ８００ｍｍ 的立管中，测定了宽筛分颗粒煤的移动床流动及料封能力。用Ｙｏｏｎ 和Ｋｕｎｉｉ修正的移动床厄贡方程，对宽筛分颗粒在立管中的流动进行了计算，计算结果与试验结果相一致，试验中发现，只要知道宽筛分颗粒的分级速度，便可用Ｙｏｏｎ和Ｋｕｎｉｉ修正的厄贡方程计算出宽筛分颗粒的料封能力。

热解和气化过程中焦油裂解的研究

介绍了在热解、气化过程中关于焦油裂解的研究，讨论了温度、压力、气氛、停留时间和加热速率对焦油裂解的影响．同时讨论了氧化钙对焦油裂解的影响，并对不同催化剂的催化剂活性进行了比较．

煤快速热解过程中氧化钙对焦油裂解的影响

为降低煤在热解、气化过程中的焦油产量 ,在一快速热解固定床反应器中考察了氧化钙催化剂的加入对焦油裂解反应的影响 ,研究结果表明 :在相同反应条件下 ,所选三种氧化钙催化剂中以 Ca O- 3的焦油裂解活性为最大 ,它们的焦油裂解活性顺序为 :Ca O- 3>Ca O- 2 >Ca O- 1 .并进一步考察了 Ca O-

喷嘴式分布器射流流化床的模拟研究

在D300mm喷嘴式分布器射流流化床上利用双流体模型结合颗粒动力学理论对空隙率分布进行了模拟计算。模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上运用该模型预测了不同喷嘴仰角对床内空隙率分布的影响规律。预测结果表明,喷嘴仰角改变将会影响床层空隙率。

灰熔聚流化床粉煤气化技术加压大型化研发新进展

灰熔聚流化床粉煤气化技术历经20余年的研发和工程化放大,低压气化技术已日趋成熟,并用于氮肥企业原料气改造和新建甲醇合成厂。该气化技术可使用不同灰含量和灰熔融性温度的煤,过程效率也较高,符合我国资源特点。为此在山西省发展和改革委员会的支持下,中科院山西煤化所和山西晋煤集团合作成立的“山西省粉煤气化工程研究中心”正在建设3.0MPa加压灰熔聚流化床粉煤气化中试平台,2006年年底已建成,预计于2007年3月进行加压气化试验,2007年完成加压灰熔聚流化床煤气化工业装置设计软件包的编制,形成具有我国自主知识产权、适应中国煤炭特点的大规模加压灰熔聚流化床粉煤气化技术。本文介绍了灰熔聚流化床粉煤气化过程,指出它的优点、缺点、适用范围、技术现状和发展方向,并对加压灰熔聚气化中试技术进行了简介。

多段分级转化流化床提升管速度场的研究

针对流化床煤气化过程中需要长气固接触时间和高固体浓度,开发了耦合灰熔聚流化床和提升管的多段分级转化流化床。为了研究多段分级转化流化床提升管中局部颗粒速度的径向、轴向分布,在不同的操作条件下,采用PV-6型颗粒速度测量仪在冷态实验装置中系统测定提升管内局部颗粒速度。实验结果表明:提升管中任何径向、轴向位置的颗粒速度随着操作气速的增大而增大,随循环量的增加而减小。操作条件对中心区颗粒速度变化的影响明显高于边壁区。颗粒的加速首先发生在提升管中心区域,然后向边壁区域扩展。颗粒速度径向分布的不均匀性沿轴向逐渐增大,并且受操作气速影响比较大。

多段分级转化流化床提升管局部固体体积分数分布

在射流流化床与提升管耦合的多段分级转化流化床冷态实验装置上,采用PC6D型颗粒体积分数测量仪,系统研究了提升管中局部固体体积分数径向分布及其轴向发展规律。结果表明:固体体积分数的径向分布为中心区固体体积分数较稀、分布均匀,边壁区为体积分数高、分布陡峭的环核流动结构。提升管中径向颗粒体积分数的轴向发展为:提升管底部,中心区和边壁区固体体积分数随轴向高度的增加而减小,边壁区固体体积分数的减小趋势明显高于中心区;提升管的发展段,边壁区固体体积分数随高度的增加而减小,而中心区固体体积分数几乎不变。提升管所有截面上各径向位置的固体体积分数随表观气速ur,g的减小或固体循环量G S的增加而增大,边壁区固体体积分数受操作条件影响的敏感程度明显高于中心区和过渡区。拟合得到了升管不同径向区域内固体体积分数与截面平均固体体积分数的关系式,误差分析表明该表达式的计算值和实验值吻合较好。

丙酮存在下St-BA-HEA体系的无皂乳液聚合

在苯乙烯－丙烯酸丁酯－丙烯酸－2－羟乙酯组成的无皂乳液聚合体系中，加入助溶剂丙酮，研究了丙酮及一些聚合条件对聚合速率、乳胶粒的粒径及分散性的影响。实验结果表明，加入助溶剂丙酮可以加快聚合速率，减小乳胶粒的粒径并使粒径分布加宽。

COREX炼铁尾气生产海绵铁的研究

研究了把ＣＯＲＥＸ尾气改质成还原煤气，并采用竖炉法生产海绵铁的工艺流程以及该工艺对还原气和海绵铁质量的影响。

耦合流化床提升管流动结构及边壁层厚度的研究

在射流流化床与提升管耦合的多段分级转化流化床冷态实验装置上,采用压力传感器和PV-6型颗粒速度测量仪,对提升管流动结构和边壁层厚度进行了系统研究。结果表明,一定的操作气速下,固体循环量增加使提升管中气固流动状态从稀相气力输送过渡到快速流态化区域。当提升管处于快速流态化区域时,一定固体循环量下,表观气速增加使提升管轴向各个位置的边壁层厚度减小;一定气速下,固体循环量增加使提升管各个截面的边壁层厚度增加,且低气速时提升管各个截面的边壁层厚度随固体循环量增加的程度明显高于高气速时。拟合得到了边壁层厚度与截面平均固体浓度的关系式,较好地预测了快速流态化区域内边壁层厚度随截面平均固体浓度的变化关系,该表达式的计算值和实验值吻合较好。

多段分级转化流化床提升管中颗粒聚团特性的研究

采用PC6D型颗粒浓度测量仪,在多段分级转化流化床冷态实验装置上,测量了提升管中局部固体浓度,对颗粒聚团特性进行了实验研究。结果表明:径向上絮状物的时间分率Fc和絮状物内的颗粒浓度εsc在床层中心区(r/R<0.6)较低,而在边壁区(r/R>0.8)相对较高。提升管所有截面上各径向位置的Fc和εsc均随表观气速urg的减小和/或固体循环量Gs的增加而增加,轴向上操作条件对底部加速段Fc、εsc的影响明显高于对上部充分发展段Fc、εsc的影响;径向上操作条件对中心区Fc、εsc的影响显著高于对边壁区Fc、εsc的影响。在絮状物颗粒浓度0到εsmf范围内,得出絮状物内的颗粒浓度εsc与该处相应的局部颗粒浓度εs的变化关系式为εsc=3.33εs0.8。

压力下流化床流动特性的实验研究

利用摄像技术在φ60mm×800mm压力为0.1MPa～1.5MPa的冷模加压流化床实验装置上,对两种不同粒径颗粒的最小流化速度和床层膨胀高度进行了研究。研究结果表明,大粒径聚苯乙烯颗粒的Umf与p-0.3成比例,小粒径石英砂的Umf与p-0.21成比例,并根据实验值拟合出压力下最小流化速度公式为:U_(mf)=μ/(d_pρ_g){[(34.15)~2+0.05916×(d_p^3ρ_g(ρ_s-ρ_g)g)/μ~2]1/2-34.15}床层膨胀高度随气速的增大而不断增高,在相同U-Umf下床层膨胀高度随压力的增大而增高,在大于0.7MPa时,压力对膨胀高度的影响减弱。对于聚苯乙烯颗粒,相同的H/Hmf下,U-Umf随压力的增大而逐渐减小,当H/Hmf=1.4～1.6时,U-Umf与p-0.52～p-0.58成比例。

射流流化床内流体力学行为的模拟研究

以流化床应用为代表的气固流动系统是许多化工过程中的重要组成部分 ,CFD( computational fluid dynamics)方法能够为其优化设计和放大提供所需要的信息 .本文采用双欧拉模型 ,与 Gidaspow等的实验结果进行了对比 ,模拟了二维射流流化床内气泡的形成规律 ,得到了带锥型分布器的流化床内瞬时空隙率和气固相速度分布等流体力学参数 .对锥型分布器流化床的实验结果表明 ,模拟得到的气泡的形状与实验现象相接近 .

气固流化床中倾斜分布板上射流深度的研究

在二维流化床中,用摄像法研究了锥形分布板上射流。实验中发现,锥形分布板上射流可分为I类射流和II类射流,60°分布板上射流都是I类射流,45°分布板上观察到了II类射流,随着条件的变化射流类型也发生了改变。射流的类型与分布板角度、孔速、颗粒性质、孔的位置有关。相同气速下,0°(水平)分布板上的射流深度要大于45°和60°分布板。床层高度对射流深度的影响可以忽略。对实验数据进行拟合得到了锥形分布板上单孔射流深度关联式。

气固流化床分布板区流动特性

采用摄像法,在2维流化床中,研究了孔速、开孔率和颗粒物性对分布板区射流深度、死区高度的影响。结果表明,随着孔速和孔径的增加,射流深度增大,颗粒运动区增大,死区高度减小。在相同的孔速下,多孔分布板的射流深度更大。对于不同的颗粒物料,在相同U/Umf(U为表观气速,Umf为最小流化气速)下,射流深度基本一致。与文献中的射流深度计算公式进行对比,将U/Umf引入分布板区射流深度计算公式,提出了新的射流深度计算公式。对不同条件下分布板区死区高度数据进行拟合,得到了死区高度的经验关联式。

流化床射流区域细粉浓度分布的实验研究

在直径1 m,高8 m的半圆冷模射流流化床上,利用PC-4颗粒浓度测定仪和局部取样的方法,考察了细粉通过密相输送的方式进入中心射流区时,射流区域的颗粒浓度分布.实验所用细粉粒径为-80+160目(均粒径为138μm)的聚氯乙烯细粉颗粒,粗颗粒为均粒径为1.1 mm的聚苯乙烯颗粒.研究结果表明,在流化床射流区域存在一细粉高浓度区.在径向上,细粉颗粒浓度呈先增高后降低的趋势,在轴向上,当达到一定射流高度的床截面时细粉浓度逐渐降低.在两种不同细粉进料量时,射流区域细粉浓度的增大幅度与进料量的增加成正比.在较低进料量时,细粉高浓度区较不明显且靠近分布板区域细粉浓度较高.较高细粉进料量时,细粉高浓度区域更为显著.

循环流化床L阀返料特性研究

在循环流化床中以不同粒径的聚苯乙烯颗粒作为冷态实验物料,分别研究了L阀水平段长度、颗粒粒径、充气点位置和立管高度对L阀排料的影响规律。实验结果表明:L阀水平段长度越长,颗粒流动越不稳定,达到相同的质量流率所需的充气量越高;L阀更加适合作为较大粒径颗粒的返料装置,并且颗粒粒径越大,达到相同的质量流率所需充气量越大;在满足立管压降的基础上,适当地提高充气点位置更有利于颗粒流量的稳定调节;立管高度越高,在相同充气量下,L阀的返料速率越大。在满足设计要求的前提下立管高度越高、充气点位置适当提高和采用较短的水平段都有助于提高L阀排料速率和操控的稳定性。

加压流化床流化性质的实验与模拟研究(英文)

在二维射流流化床装置中,考察了压力对颗粒和气泡运动的影响规律。通过使用摄像技术详细的记录了压力下气泡的行为,并对其进行了分析,由此解决了较高压力下测量流态化性质较为困难的问题。数值研究通过CFD双欧拉模型模拟了带有V形分布器和中心射流的二维流化床内压力对气泡大小、床的膨胀率和射流深度的影响。实验和理论结果表明,在加压状态下,射流气速和分布板气速对气泡的产生、大小及形状有不同的影响。在较高的操作压力下,射流气速增加,气泡变长;分布器气速增大,气泡则变大;射流高度随着分布器气速的增加而降低。模拟结果与实验数据吻合较好,由此该模型为研究较高操作压力下射流流化床流化性质提供了有利的工具。

流化床射流区域颗粒浓度分布的实验研究

为了掌握操作条件对流化床射流区域颗粒浓度分布的影响,应用光纤颗粒浓度测量系统,对直径为1 m的半圆射流流化床射流区域颗粒浓度分布进行了考察,以聚苯乙烯颗粒为物料研究了不同操作状况(环管气速,射流气速和分布板气速)对流化床射流区域时均颗粒浓度分布的影响,分析了不同操作工况下颗粒浓度分布变化的规律.结果表明:在3种气速共同作用下射流区域颗粒浓度在径向上逐渐增大,在轴向上随着气泡的逐渐增大到崩塌其颗粒时均浓度逐渐降低.由于射流气速增加导致射流深度增加,继而固体颗粒的循环速率增大,射流区颗粒的体积浓度随射流气速的增加先降低后增大.随着分布板气速的增加射流区域时均颗粒浓度增大,环管气速增加其射流区颗粒浓度逐渐降低.