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C/CO_(2)摩尔比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响

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煤炭学报 2024年第4期49卷 2067-2075页

作者：张海霞虎慧朱治平郑思奇齐晓宾中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

我国工业领域涉及的行业多,碳减排压力大。富氧燃烧是燃烧中碳捕集的核心工艺,将流态化富氧预热活化与工业窑炉富氧燃烧过程耦合是拓宽燃料适应性、实现工业领域燃烧中碳捕集的新途径。利用小型流化床连续给料实验系统,在1050℃、CO_(2... 详细信息

我国工业领域涉及的行业多,碳减排压力大。富氧燃烧是燃烧中碳捕集的核心工艺,将流态化富氧预热活化与工业窑炉富氧燃烧过程耦合是拓宽燃料适应性、实现工业领域燃烧中碳捕集的新途径。利用小型流化床连续给料实验系统,在1050℃、CO_(2)流化速度为0.17 m/s条件下,通过调整给料速度,考察C/CO_(2)摩尔比(CC比)对半焦原料(RC)流态化预热活化的影响,分析煤气组分及低位热值,计算CO_(2)还原率,表征粗颗粒活化半焦(LC)和细颗粒活化半焦(FC)的比表面积、孔隙结构和碳架结构,并利用高温管式炉热天平实验系统评价了RC和FC在1300℃条件下的反应活性。结果表明:采用流态化预热活化技术实现了CO_(2)的资源化利用,制备出富CO煤气,CC比由1增至4时,煤气中CO+H_(2)体积分数由69.24%增至79.08%,CO体积分数最高为68.96%,CO_(2)体积分数由29.48%降至20.13%,CO_(2)还原率由50.37%提升至57.56%,煤气低位热值由8.69 MJ/m^(3)增至9.83 MJ/m^(3),是参考文献所述工程产出煤气低位热值的1.55~1.88倍,有利于窑炉系统的着火及稳定燃烧。随CC比增加,FC和LC的比表面积先增加后减小,FC和LC的最高比表面积分别为291.21 m^(2)/g和477.15 m^(2)/g,分别为半焦原料的48倍和78倍;FC和LC具有丰富的微孔结构,且石墨化程度比RC降低、活性点位增加;FC和LC的微孔面积占比表面积的54.93%~68.42%;相比较而言,LC具有更高的比表面积和增量孔容积,主要是由于LC在反应器内的停留时间较长,促进了孔隙的发展,形成了大量微孔。不同CC比条件下所得FC的反应活性指数R0.5、质量平均反应速率均高于RC,表明FC具有较高的反应活性,可预测在高温气固活化态热燃料燃烧过程中,FC将实现高效转化。提出了碳基燃料流态化富氧预热活化-高温气固活化态热燃料富氧燃烧的新思路,获得了CC比对CO_(2)气氛流态化预热活化半焦特性的影响规律,揭示了CO_(2)作为碳和氧载体的积极作用,研究结果为流态化预热活化技术在工业窑炉富氧燃烧行业的应用提供了数据支持。

关键词：半焦流态化预热活化二氧化碳反应活性

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火星上的气固流态化模拟实验

化工进展 2024年第8期43卷 4203-4209页

作者：马永丽李沐阳马子皓王浩然王茂隆费瑶寒张露滨刘明言天津大学化工学院天津300350 化学工程联合国家重点实验室(天津大学) 天津300350

为了了解火星上的气固流态化行为,本文应用计算颗粒流体力学方法对不同重力条件下的气固流化床反应器中的流态化现象进行了数值模拟研究。分析了火星环境条件下气固流化床内的流体速度分布特性,探索了床层压力波动特性与环境重力和表观... 详细信息

为了了解火星上的气固流态化行为,本文应用计算颗粒流体力学方法对不同重力条件下的气固流化床反应器中的流态化现象进行了数值模拟研究。分析了火星环境条件下气固流化床内的流体速度分布特性,探索了床层压力波动特性与环境重力和表观气速等因素间的关系。结果表明,在火星环境条件下,提高表观气速可以促进气固流态化的形成和充分发展;但是较高的表观气速会使流化床内的气固流场紊乱程度增加,不利于维持稳定的气固流态化状态。研究结果对于未来在火星上开展物质和能源等就地生产用气固流态化单元操作具有一定的指导意义。

关键词：流化床流态化数值模拟气固火星

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流态化焙烧制备高纯纳米氧化铝及其结构表征

化工新型材料 2024年第S1期52卷 167-173页

作者：宋忠赫武小明刘鹏飞崔梦洁姚增利任铁真新疆大学化工学院煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室乌鲁木齐830017 新疆众和股份有限公司乌鲁木齐830013 中海油能源发展装备技术有限公司天津300457

流态化焙烧通过气体阻隔可降低晶粒间的作用力,抑制晶粒熔融生长,减少团聚。以AlOOH为原料,在流态化焙烧炉中焙烧出一系列比表面积大、表面富酸量、晶相稳定的纳米氧化铝。通过分析产品的形貌和织构性质,探究了流态化焙烧对纳米氧化铝... 详细信息

流态化焙烧通过气体阻隔可降低晶粒间的作用力,抑制晶粒熔融生长,减少团聚。以AlOOH为原料,在流态化焙烧炉中焙烧出一系列比表面积大、表面富酸量、晶相稳定的纳米氧化铝。通过分析产品的形貌和织构性质,探究了流态化焙烧对纳米氧化铝表面官能团和活性因子的影响。成功制备超细α-Al_(2)O_(3),控制粒径在100~200nm之间。结果表明:1200℃下流态化焙烧获得的α-Al_(2)O_(3)(L1200)比表面积为57.27m^(2)/g,固定床焙烧氧化铝(G1200)仅为14.20m^(2)/g。L1200表面具有更多的酸碱量和更强的酸碱活性中心,Bronsted酸(B酸)和Lewis酸(L酸)含量分别为42.641mmol/g和342.681mmol/g,B/L(B酸/L酸的比值)为0.124,相比G1200(B酸:7.629mmol/g,L酸:177.301mmol/g,B/L:0.043)具有明显的酸活性优势。L酸向B酸转化提高了纳米氧化铝的高值化利用。

关键词： α-氧化铝烧结流态化失活表面酸碱

欧拉-欧拉双流体模型中颗粒黏性对液固散式流态化的影响

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化工学报 2024年

作者：祝赫张仪齐娜娜张锴华北电力大学热电生产过程污染物监测与控制北京市重点实验室

采用无黏性双流体模型、基于颗粒动理学的双流体模型以及Brandani和Zhang简化双流体模型探究了颗粒黏性对液固散式流化特性的影响规律。经与文献中实验数据和Gibilaro公式计算值对比后发现三种双流体模型均能较好预测整体固含率，与实... 详细信息

采用无黏性双流体模型、基于颗粒动理学的双流体模型以及Brandani和Zhang简化双流体模型探究了颗粒黏性对液固散式流化特性的影响规律。经与文献中实验数据和Gibilaro公式计算值对比后发现三种双流体模型均能较好预测整体固含率，与实验值相对偏差在3%以内，其中无黏性双流体模型和简化双流体模型对固含率预测更符合散式流态化特点；三种双流体模型对时均颗粒轴向速度预测均呈现整体环核结构的固有属性，其中简化双流体模型在较低和较高两组液速工况下预测的相对偏差平均值分别为0.277和1.028；当入口液速突然变化后，收缩过程中简化双流体模型对响应时间预测准确度略高，而膨胀过程中因低浓度区界面不稳定以及膨胀过程中床内颗粒形成的由浓到稀过渡段延长了稳定时间，三种模型预测均与理想过程存在一定偏差，其中液速较低时三者差异不明显，但液速较高时简化双流体模型准确性略高。本研究中基于颗粒动理学的双流体模型对动态过程模拟的计算耗时最长。

关键词：流态化计算流体力学流体动力学双流体模型液固两相流颗粒黏性

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风速对毛豆颗粒流态化行为影响的仿真分析

包装与食品机械 2024年第1期42卷 95-100页

作者：杨晓燕钱丹楼晓华李林建许彤刘冬瑞四方科技集团股份有限公司江苏南通226371 南通四方罐式储运设备制造有限公司江苏南通226371

为了探究不同风速下毛豆颗粒流态化特性,提高速冻效率,基于欧拉-拉格朗日方法给出固体颗粒的运动方程,使用Fluent软件与Rocky颗粒仿真软件,进行毛豆颗粒在不同风速下的气固耦合仿真。结果表明,初始堆积高度100 mm的毛豆的初始流态化速... 详细信息

为了探究不同风速下毛豆颗粒流态化特性,提高速冻效率,基于欧拉-拉格朗日方法给出固体颗粒的运动方程,使用Fluent软件与Rocky颗粒仿真软件,进行毛豆颗粒在不同风速下的气固耦合仿真。结果表明,初始堆积高度100 mm的毛豆的初始流态化速度约为2.0 m/s,流态化过程中,床层边缘和中心区域气泡快速生成、膨胀,随后破裂,并且伴随少量颗粒喷射现象;压降和床层高度均呈现出周期性波动的特征,进入流化状态后,床层高度与进口风速呈正相关,2.6 m/s为最佳流态化风速。研究为食品流态化提供相关理论基础。

关键词：流态化欧拉-拉格朗日法风速毛豆气固耦合

难选高铁软锰矿流态化磁化焙烧-磁选浸出工艺

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中国粉体技术 2024年第1期30卷 36-45页

作者：邵国强邹正朱庆山中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

【目的】提高难选高铁软锰矿的资源利用效率,缓解我国锰矿资源依赖进口的现状。【方法】采用流化床反应器作为焙烧装置,模拟发生炉煤气气体组分作为还原气体,对云南省某地区的难选高铁软锰矿进行流态化磁化焙烧。对还原后的焙烧矿进行磨... 详细信息

【目的】提高难选高铁软锰矿的资源利用效率,缓解我国锰矿资源依赖进口的现状。【方法】采用流化床反应器作为焙烧装置,模拟发生炉煤气气体组分作为还原气体,对云南省某地区的难选高铁软锰矿进行流态化磁化焙烧。对还原后的焙烧矿进行磨矿-弱磁磁选,得到铁精矿和锰精矿。最后,对锰精矿中的锰进行酸浸浸出。【结果】在500℃流态化还原焙烧10 min,该难选高铁软锰矿即可达到最佳的还原状态效果,当样品的磨矿粒径流态化磁化焙烧-磁选浸出规律,可以降低反应温度,缩短反应时间,低碳节能;抑制过还原反应的发生,可以提高铁资源利用率,降低浸出酸耗和除铁剂消耗。低能耗、低消耗和高利用率可以极大地提高难选高铁软锰矿的经济性,解决这部分资源难于利用的困境。

关键词：高铁软锰矿流态化磁化焙烧锰精矿铁精矿

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内构件结构对流态化过程影响规律研究

科学技术创新 2024年第20期 17-20页

作者：闫琪琛范军领青岛科技大学机电工程学院山东青岛

采用CFD数值模拟的方法对流化床内部流场进行研究,研究了空床结构,指型管床结构和U型管床结构对气相流场分布的影响;研究了流化床反应器内构件对流化质量的影响。结果表明:在空床气速为0.4 m/s时,含指型管结构的流化床反应器,固含率最... 详细信息

采用CFD数值模拟的方法对流化床内部流场进行研究,研究了空床结构,指型管床结构和U型管床结构对气相流场分布的影响;研究了流化床反应器内构件对流化质量的影响。结果表明:在空床气速为0.4 m/s时,含指型管结构的流化床反应器,固含率最大值为0.53,床层在流化状态下的颗粒浓度处于一个波动的区间,在该区间下维持一个良好的状态,流化状态更加平稳,并且指型管结构有助于维持流化床的均匀性,使床层处于较高质量的流化状态。

关键词：有机硅流态化数值模拟流化床反应器内构件

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液固和气液固微型流态化研究进展

化工学报 2022年第1期73卷 46-58页

作者：马永丽刘明言李琛胡宗定天津大学化工学院天津300350 化学工程联合国家重点实验室(天津大学) 天津300350

在百年流态化的研究过程中,涉及到直径不同的流化床。但是,多以流化床的大型化为研究目标,对微型流化床及其本身特性的研究很少。作为专门处理固体颗粒的流态化单元过程,其装置的微型化将兼具微通道反应器和宏观流化床各自的优点,是流... 详细信息

在百年流态化的研究过程中,涉及到直径不同的流化床。但是,多以流化床的大型化为研究目标,对微型流化床及其本身特性的研究很少。作为专门处理固体颗粒的流态化单元过程,其装置的微型化将兼具微通道反应器和宏观流化床各自的优点,是流态化研究的重要方向。鉴于气固微型流化床已有全面的国内外进展综述,本文仅对液固和气液固微型流化床的国内外研究进展进行分析。结论性内容包括:液固微型流化床床径减小,壁面效应增强,最小流化液速实验值大于Ergun公式计算值;需对描述液固均匀膨胀流化规律的Richardson-Zaki方程加以修正。气液固微型流化床内存在4种典型流型:半流化、弹状流、分散鼓泡流和液体输送流;由于床径减小,出现半流化状态,依据压降表观液速关系曲线等无法确定最小流化液速;气液固微型流化床的反应性能得以有效提升;最后给出了进一步研究的方向,以期为后续研究提供参考。

关键词：气液固流态化流化床微反应器进展

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气固流态化中颗粒介尺度结构的动力学研究

化工学报 2022年第6期73卷 2486-2495页

作者：孔令菲陈延佩王维中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

气固流化床中的团聚等介尺度结构严重影响气固的整体流化特性、传热、传质和反应效率,因此介尺度结构的研究至关重要。简要回顾颗粒介尺度结构的定义与分类,然后从流体-颗粒、颗粒-颗粒之间的力和非弹性碰撞相互作用出发,总结分析了颗... 详细信息

气固流化床中的团聚等介尺度结构严重影响气固的整体流化特性、传热、传质和反应效率,因此介尺度结构的研究至关重要。简要回顾颗粒介尺度结构的定义与分类,然后从流体-颗粒、颗粒-颗粒之间的力和非弹性碰撞相互作用出发,总结分析了颗粒介尺度结构形成原因和动力学演化过程的研究现状和发展动态。重点关注细颗粒与超细纳米颗粒形成的介尺度结构,即结块,并针对结块形成原因,讨论了颗粒间范德华力计算以及结块的力平衡理论模型,提出了细颗粒介尺度结构进一步的研究方向,即研究带有颗粒-颗粒作用力的介尺度结构的动态演化规律,为精准调控介尺度结构提供理论依据。

关键词：流态化介尺度结构动力学演化多相流颗粒间相互作用力

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