内循环生物流化床反应器流体力学特性的数值模拟

首先采用气、液两相模型对7组结构参数的反应器进行模拟计算,然后根据计算结果选择了一组较优的结构参数进行气、液、固3相的数值模拟计算.结果表明,通过数值模拟方法对内循环生物流化床反应器流体力学特性进行计算可获得优化的反应器结构参数;明确了循环挡板的长度及位置对反应器内液相流场分布的影响较为显著的事实;同时指出固相颗粒的加入对反应器内液相流速的分布几乎没有影响,固相含率较高的区域在反应器升流区.

内循环流化床光催化反应器的数值模拟与结构优化

设计了一种新型三相内循环流化床光催化反应器并采用气、液两相模拟方法对其进行了结构优化.依据模拟结果,明确了挡板的位置、长度、底部曝气面积等因素对反应器流体行为的影响.结果表明,最优反应器升、降流区横截面积比为1:1,挡板距反应器底部的距离为0.175m,挡板顶部与沉降区底部持平,底部曝气面积为升流区面积的1.2倍.将该反应器进行三相数值模拟,模拟结果表明,固相催化剂在反应器内能够很好地流化,反应器内无明显的死区,其固液分界面低于气液分界面,沉降区能够发挥很好的固液分离效果.

内循环生物流化床反应器的理论分析

从反应器理论、生物膜动力学及水力学的角度对内循环式三相生物流化床反应器的流态、生物膜降解有机物及启动挂膜特性进行了分析，一认为在内循环三相流化床中，对于一般城市污水处理系统求出了效率因子，建立了内循环速度与反应器尺寸的关系，同时提出了可能进一步提高反应器处理效率的优化途径。

内循环移动床生物膜反应器的研究与应用

对传统移动床生物膜反应器进行改进,开发了内循环移动床生物膜反应器,通过处理模拟生活污水的研究,考察了反应器去除有机物和脱氮的能力。结果表明,在填料投加率为35%、进水COD为200～800mg/L、HRT为6h、有机负荷为0.8～3.2kg/(m.3d)的条件下,系统COD的去除率在89%以上;同时反应器具有良好的同步硝化反硝化脱氮能力,在DO为2.0mg/L、C/N为25、HRT为6h的条件下,NH4-N和TN的平均去除率分别可以达到98%和93%。另外,内循环移动床生物膜反应器与移动床生物膜反应器的对比实验结果表明,前者对COD和氮的去除效果都优于后者。

提升管与气-固环流床层耦合反应器的流体力学特性及流动模型

针对催化汽油辅助反应器改质降烯烃技术,在一套提升管与气-固环流床层耦合反应器大型冷模实验装置上,研究了上部环流床层的流体力学特性。结果表明,在环流床层与提升管耦合操作的情况下,床层内颗粒环流存在两种推动力,分别为静压差推动力和颗粒喷射推动力;环隙与导流筒之间的整体平均固含率差随导流筒表观气速增加而增加,随颗粒外循环强度增加而降低;颗粒环流速度随导流筒表观气速和颗粒外循环强度增加而增加。通过对环流床层进行动量衡算,建立了提升管与环流床层耦合流动的数学模型,模型平均相对误差在15.95%以内。

三相强制浆料环流反应器的局部传质行为

提出了一种新型的强制外循环三相环流反应器结构,根据结构特点及流动状态的不同,将反应器分为6个不同的流动区域.在φ300mm×1700mm的实验装置内,采用氧气气提-空气解吸法,详细考察了内环表观气速0.006～0.19m/s、外循环液速0.03,0.05m/s、固含率5%,10%,15%时不同流动区域的体积传质系数.发现外循环液流影响区体积传质系数最大,最高可达0.754s-1,外环环隙区最小,不超过0.043s-1,环流反应器整体体积传质系数与气液分离区体积传质系数接近.适当扩大内、外环截面积比有利于提高环流反应器的传质性能.环流反应器整体体积传质系数随内环表观气速和外循环液速的增加而增加,随颗粒浓度的增加略有降低.

内循环厌氧膨胀床反应器颗粒污泥特性

研究了内循环厌氧膨胀床反应器 (theinternalcirculationanaerobicexpandedbedreactor ,ICAEBreactor)的颗粒污泥特性 .结果表明 ,该反应器在平均COD容积负荷 2 8 2kg/ (m3 ·d)下稳定运行时 ,平均COD去除率为 89 0 % ,内循环比约 12 5 .反应器中培养出普通颗粒污泥和悬浮颗粒污泥 .位于反应器第 2反应区液面的悬浮颗粒污泥层具有动态稳定性 ,相对稳定的运行条件可降低其对反应器的不利影响 。

提升管与气-固环流床层耦合反应器颗粒相循环比的模型及预测

Geldart A类颗粒气-固环流技术是一种利用气-液环流原理，并结合气-固聚式流化体系特点而开发的一种新型流态化技术，具有气固接触效率高、传质传热性能好等优点，被广泛用于石油炼制领域中的催化裂化汽提器、

微电解-芬顿-IC-MBBR-BCO-混凝处理香料废水

江西某有限公司以生产香料为主,采用微电解-芬顿-IC-MBBR-BCO-混凝处理相结合的主体工艺来处理生产过程中产生的废水。对工艺选择的依据、工艺流程、工艺参数及运行效果进行了介绍。运行结果表明,废水经该工艺处理后,对COD、BOD_5、SS、动植物油的去除率分别达到97.3%、96.8%、82.2%、75.6%,最终出水COD、BOD5分别为337、160 mg/L,SS、动植物油质量浓度分别为178、61 mg/L,出水水质优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)表4中三级标准,达到当地污水处理厂进水水质要求。

煤直接液化反应器循环杯的数值模拟及优化

针对煤直接液化反应器中的结焦问题,建立了多相流模型模拟了反应器内循环杯局部气-油煤浆两相的流动行为,得到了相含率等流体力学参数的空间分布情况。模拟结果表明,气液分离导致的泡沫聚并破碎以及雾沫夹带是形成结渣/结焦的主要原因。模拟研究了循环杯内堵塞程度与下降管中气含率的关系,表明随堵塞程度的提高,下降管中的气含率从0增加到34%,从而造成循环泵抽空。基于对结焦原因的分析,提出了优化的循环杯结构并进行了模拟分析。结果表明,改进后的循环杯结构可以有效强化气液分离,在极限条件下下降管中的气含率为14%,可以保证装置的稳定运行,为工业装置的改造提供了参考。

强制内循环浆态床反应器内流体的流动特性

为了探索用于煤直接液化工艺的强制内循环浆态床反应器内部煤浆的流动状态,采用＂煤粉-水-空气＂系统,研究了非反应状态下煤粉颗粒的分布、煤浆流速分布和床层压力脉动分布的规律。结果表明：在冷模反应器直径为200 mm、空气的空塔流速为3.9～5.3 cm/s、煤浆的空塔流速为4.5～12.5 cm/s的操作范围内,强制内循环反应器内空间各点的煤粉颗粒分布均匀,其质量分数与进料中煤粉质量分数相一致,没有发生煤粉颗粒的沉积现象;相对于鼓泡床反应器,强制内循环浆态床反应器内煤粉的径向流速更均匀,能够减少或避免大密度固体颗粒在反应器内的沉积现象;强制内循环浆态床反应器内部构件影响流体的流动状态,分布盘的上侧和循环杯的下侧都存在着较强的煤浆湍动和返混现象。

半干法循环流化床脱硫反应器内构件研究进展

常规脱硫反应器存在着床内气固流动不均匀、脱硫剂利用效率低等问题。安装内构件可以破碎气泡和颗粒团聚,改善流化质量,强化脱硫反应器内的气固传质和反应过程,提高脱硫效率。本文介绍了近年来半干法循环流化床脱硫反应器内构件的研究现状,主要介绍了惯性式内构件、钝体式内构件、孔板式内构件、复合型内构件;阐述了各种内构件的形式及特点,其中惯性式内构件能够强化气固分离,但不能优化流场;钝体式内构件能够增强反应器内气固湍动程度,但对轴向混合影响不大;孔板式内构件能够均布流场,但易堵塞;复合内构件能够改善流化性能,强化气固接触,但床层压降较高。通过对装有不同内构件的循环流化床脱硫反应器中气固两相流动特点的分析,指明了各类内构件对流化床内气固流动的作用原理及优缺点,综合床层压降及颗粒浓度分布,并根据现有流化床脱硫反应器内构件特点提出了促进气固高效接触、降低床层压降等新型内构件的开发方向。

含内热源堆积球床对流换热特性的实验研究

为了研究含内热源球床通道内的换热特性,采用直径为8 mm表面氧化碳钢球堆积形成球床,并采用电磁感应加热方式对球床进行整体加热.研究了球床通道内部的功率分布情况和换热系数随热流密度、工质Re的变化规律;并且根据实验数据拟合得到了球床通道内换热系数的无量纲准则关联式,拟合结果与实验结果的偏差在7%以内,符合良好.

内循环式浆料好氧发酵反应器的流场与传热分析及其参数优化

为研究内循环式浆料好氧发酵反应器内浆料的流动与传热特性,进一步优化反应器的工作参数,基于计算流体力学软件,通过单因素仿真试验,分别研究不同转速(60、120、180、240 r/min)对浆料循环效果的影响以及不同加热温度(45、50、55、60℃)在一定转速下对浆料升温的影响;并搭建小型试验台架,利用试验台架对导流筒出口处的流速分布和罐体壁面上的温度分布进行验证。试验结果表明:搅拌器的转速为120 r/min时,非搅拌区域浆料的速度区间为0.01~0.27 m/s,流速矢量波动较小,浆料具有更高的循环速率,搅拌器的单转循环流量为3.77 L/r;在壁面加热温度为55℃、转速为120 r/min工况下加热5 min,可使浆料平均温度从15.00℃上升至36.98℃,升温效果明显;实测结果与模拟结果表现出较好的一致性,流速实测值与模拟值的相对标准偏差为14.29%,温度实测值与模拟值的相对标准偏差为10.78%。

强内热源球床通道单相对流换热特性实验研究

球床水冷反应堆的堆芯为球形燃料元件堆积成的多孔通道,具有显著的强化换热作用。球床通道内的孔隙因具有多变性、随机性的特点,换热情况非常复杂,相关研究较少。为了研究含内热源球床通道内的换热特性,本文用直径为8mm碳钢球堆积形成球床,以蒸馏水为工质,采用电磁感应加热方式对球床进行整体加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据进行分析,得到了球床通道内部的功率分布和换热系数随热流密度、工质Re的变化规律,根据实验数据拟合得到了球床通道内平均换热系数的无量纲准则关联式,拟合结果与实验结果的相对偏差在12%以内,符合良好。

含内热源球床通道换热特性实验研究

针对含内热源球床通道内的换热情况,采用电磁感应加热方式对由直径为3 mm、8 mm表面氧化不锈钢球组成的球床通道分别加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据对比分析,得到球床通道内的功率分布情况和换热系数随热流密度、颗粒直径、工质Re的变化规律,并根据实验数据拟合得到球床通道平均换热系数的无量纲准则关联式。拟合结果与实验结果误差在15%以内,符合良好。

浆态床反应器气体分布器组性能实验研究

对浆态床反应器内泡罩浮阀式气体分布器组的流动状况进行了详细的数值模拟研究,得到了气体分布器组合间距的范围。在600mm浆态床反应器冷模试验装置上,考察了气体分布器对反应器内物流流体力学性能的影响,对分布器径向影响区的变化规律进行研究,验证了气体分布器的组合间距,并将模拟结果与冷模实验的数据结果作了对比分析。计算结果表明,正常工况下采用泡罩浮阀式气体分布器组,整个床层处于湍流鼓泡区;气体分布器在分布盘上的布置间距推荐为130-150mm;分配盘上的分布器应在合理范围内进行调整,以消除反应器下沿内部附近存在较大的涡旋,避免催化剂的沉积。

移动床芬顿反应器处理炼油废水的研究

针对均相芬顿存在的问题,在借鉴流化床原理的基础上,设计了移动床芬顿反应器,该反应器通过引入气提过程降低载体流化能耗,实现负载石英砂的内循环,使床层填充比提升至70%。在此研究基础上,以炼油厂二次沉淀池出水为研究对象,考察了移动床芬顿反应器在不同条件下对COD处理效果的影响,试验结果表明:在优化条件下,处理后出水COD平均值为27.2 mg/L,去除率达到76.9%,Fe^(2+)的投加量减少28.6%。