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Geldart-D类干、湿颗粒加压流化特性研究

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Geldart-D类干、湿颗粒加压流化特性研究

作者：王威宇江苏大学

学位级别：硕士

加压富氧燃烧联合碳捕集技术被视为锅炉电站碳捕集方法中最具应用前景的技术之一,且其在燃用城市固体废物及生物质等属于Geldart-D类的粗重燃料颗粒上具有较大潜力。以加压流态化的方式发送燃料颗粒具有较好的稳定性和输送效率等优点,... 详细信息

加压富氧燃烧联合碳捕集技术被视为锅炉电站碳捕集方法中最具应用前景的技术之一,且其在燃用城市固体废物及生物质等属于Geldart-D类的粗重燃料颗粒上具有较大潜力。以加压流态化的方式发送燃料颗粒具有较好的稳定性和输送效率等优点,是加压富氧燃烧工艺的关键过程之一。对颗粒加压流化特性的研究对加压流化发料装置的设计、优化及工业过程的安全、稳定运行具有指导意义。研究从实验和数值模拟两个方面对Geldart-D类干、湿颗粒的加压流化特性进行了考察。首先建立了可视化加压流化床实验系统,包括一个准二维加压流化床(150mm×30mm×500mm),用于观察颗粒流型、测量床层压降,以及一个三维流化床(内径150mm,高度800mm),用于测量颗粒最小流化速度。开展了Geldart-D类干颗粒加压流化特性的实验研究,在操作压力为P=0.1～0.4MPa范围内考察了操作压力P、流化风速U等操作参数对流型、床层压降ΔP、颗粒最小流化速度U等流化特性的影响规律。研究发现:在相同流化风速U下,随操作压力P的提高,颗粒运动更加剧烈;在相同流化数U/U下,随操作压力P的提高,Geldart-D类干颗粒运动更加平缓,气泡直径减小,流化行为得到改善,流化质量得到提高,D类颗粒流化行为向B类颗粒转变;在相同流化风速U条件下,随操作压力P的增加,床层压降的标准差及主频的功率谱密度增加;在相同流化数U/U条件下,随操作压力P的增加,床层压降的标准差及主频的功率谱密度减小;Geldart-D类干颗粒的最小流化速度U随操作压力P的增加而减小,随颗粒粒径d增加而增大;结合理论分析与实验结果,获得了预测高操作压力条件下Geldart-D类干颗粒最小流化速度U的计算关系式Re(28)(7)15.69 (10)0.02 41?Ar(8).-15.6 9,其平均误差小于20%。开展了Geldart-D类湿颗粒的加压流化实验,在操作压力为P=0.1～0.4MPa范围内考察了操作压力P、床层含液量S、流化风速U等操作参数对流型、床层压降△P、颗粒最小流化速度U等流化特性的影响规律。实验结果表明:Geldart-D类湿颗粒在流化过程中容易聚团结块,提高操作压力P有助于破坏颗粒聚团,改善湿颗粒流型,提高湿颗粒的流化质量;随操作压力P或床层含液量S的提高,床层压降主频的功率谱密度增加;相同操作参数下,Geldart-D类湿颗粒的最小流化速度U高于干颗粒的最小流化速度U,且随操作压力P的增加而减小;在床层含液量为S=0～0.1范围内,Geldart-D类湿颗粒最小流化速度U随床层含液量的增加而增加,在S=0.1～0.3范围内,Geldart-D类湿颗粒最小流化速度U几乎不随床层含液量S的改变而发生变化。使用CFD-DEM方法,对操作压力P=0.1～1.2MPa,温度20～300℃范围内Geldart-D类干颗粒的加压流化特性进行了数值模拟研究,结果表明:相同流化风速U下,流化床内Geldart-D类干颗粒平均运动速度随操作压力P的增加而增加;在操作压力为P=0.1-0.8MPa范围内,随操作压力P增加,气泡直径增加,颗粒流化行为更加剧烈,最小流化速度U明显降低;在高操作压力条件下P=0.8-1.2 MPa,随操作压力提升,颗粒流型变化不大,颗粒最小流化速度U降低幅度减小;在相同流化风速U下,随温度的增加,颗粒平均运动速度降低,气泡直径减小;颗粒最小流化速度U随温度的增加而增加。

关键词：加压流化床 Geldart-D类颗粒流型床层压降最小流化速度

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常温下料屉式颗粒床过滤除尘技术

工程热物理学报 2019年第4期40卷 894-899页

作者：郭艳萍尹少武王立宋锐北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学冶金工业节能减排北京市重点实验室北京100083

针对冶金、化工、钢铁、能源等行业含尘烟气排放问题,搭建料屉式颗粒床过滤实验台开展含尘烟气在料屉式颗粒床中的过滤特性研究。在常温下以平均粒径为64μm的粉煤灰为尘粒,研究了过滤风速、颗粒层厚度、滤料粒径、床层结构等因素对过... 详细信息

针对冶金、化工、钢铁、能源等行业含尘烟气排放问题,搭建料屉式颗粒床过滤实验台开展含尘烟气在料屉式颗粒床中的过滤特性研究。在常温下以平均粒径为64μm的粉煤灰为尘粒,研究了过滤风速、颗粒层厚度、滤料粒径、床层结构等因素对过滤效率和床层压降的影响.结果表明过滤效率随过滤风速和滤料粒径的减小、颗粒层厚度的增加而增加,床层压降随过滤风速和颗粒层厚度的减小、滤料粒径的增加而下降;气流自上而下流动时,最上层颗粒层对粉尘捕集量最高,且在表层形成了滤饼层,最上层压降最大.在本文研究范围内,当含尘气体入口浓度为2500 mg/m^3时,最优过滤条件如下:过滤风速为0.3 m/s、滤料粒径为1.0～1.5 mm、颗粒层厚度为140 mm时,含尘气体出口浓度低至40.80mg/m^3,过滤效率达97.76%,床层压降为114 Pa,且压降增长幅度为0.55 Pa/min.

关键词：料屉式颗粒床床层压降过滤效率分层过滤

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高速远程滑坡裹气流态化模型试验研究

岩土力学 2014年第10期35卷 2775-2786页

作者：王玉峰程谦恭张柯宏仲昱全罗忠旭西南交通大学地质工程系成都610031

为分析高速远程滑坡运动过程中碎屑流的裹气流态化特性，以汶川地震触发的谢家店子滑坡为原型，运用自行设计的流化床试验装置，开展了一系列高速远程滑坡碎屑流裹气流态化特性的试验研究。结果表明：（1）对于颗粒粒径变化范围广（0.1... 详细信息

为分析高速远程滑坡运动过程中碎屑流的裹气流态化特性，以汶川地震触发的谢家店子滑坡为原型，运用自行设计的流化床试验装置，开展了一系列高速远程滑坡碎屑流裹气流态化特性的试验研究。结果表明：（1）对于颗粒粒径变化范围广（0.1～7 mm者均有）、颗粒形状极不规则、且底部细颗粒含量高的类滑坡碎屑，其床层压降随着供风量的增加并非呈线性增长趋势，而是表现出明显的气泡控制性特征，随堆积体内部气泡和气垫层位置的不同，堆积体各部位床层压降相差较大；（2）当供风量较低时，碎屑堆积体整体稳定性较好，在堆积体表面仅可见有限气体逸散孔的分布；当供风量达到一定值后，堆积体内部流态化特性增强，可见砂质密云、气孔、纵向脊等一系列与高速远程滑坡实例中相类似现象的出现；（3）对于滑坡类不规则颗粒，其间容易形成架桥现象，增强碎屑流整体稳定性，使气流不易扩散，在堆积体下方形成高压气垫层，产生空气擎托现象。

关键词：高速远程滑坡流化床石英颗粒供风量床层压降流态化

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湿颗粒的振动流化特性实验研究

东南大学学报（自然科学版） 2018年第1期48卷 71-77页

作者：高健钟文琪徐惠斌袁竹林东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室南京210096 东南大学能源与环境学院南京210096 江苏大学能源与动力工程学院镇江212013

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒... 详细信息

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒振动流化床可以显著改善床层内的沟流现象,使流化更稳定.降速过程中,固定床阶段湿颗粒振动床床层压降ΔP明显大于湿颗粒普通流化床压降,而在第2流化阶段两者压降相近;同时,湿颗粒振动流化床压降随含液量的增加先降低后增加.在湿颗粒振动床中,随着振动强度的增大,最小流化速度减小;随着含液量上升,最小流化速度先增加后下降;随着颗粒粒径的增大,最小流化速度增加.最后得出了D类湿颗粒振动流化床最小流化速度的计算关联式.

关键词：湿颗粒振动流化床床层压降最小流化速度

重整生成油脱氯剂床层压降偏高原因分析及对策

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石油炼制与化工 2020年第10期51卷 42-45页

作者：孙黄鹤中国石油广西石化分公司广西钦州535000

某炼油厂2.2 Mt a连续重整装置首次使用分子筛型液相脱氯剂过程中出现了脱氯罐床层压降不断上升的情况,导致下游脱戊烷塔操作困难。经对脱氯剂的废剂分析,发现主要原因是重整生成油中芳烃大分子物质堵塞分子筛微孔所致。采取在脱氯罐床... 详细信息

某炼油厂2.2 Mt a连续重整装置首次使用分子筛型液相脱氯剂过程中出现了脱氯罐床层压降不断上升的情况,导致下游脱戊烷塔操作困难。经对脱氯剂的废剂分析,发现主要原因是重整生成油中芳烃大分子物质堵塞分子筛微孔所致。采取在脱氯罐床层顶部装填少量大直径、大孔径分子筛脱氯剂作为保护层的措施后,能有效解决脱氯罐床层压降升高问题,同时提出应重视对重整原料终馏点和氮含量的控制的建议。

关键词：连续重整分子筛液相脱氯剂床层压降

圆锥形气固喷动床内数值模拟与实验的比较（英文）

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2015年第10期23卷 1579-1586页

作者：王淑彦邵宝力刘锐赵健刘扬刘义坤杨树人 School of Petroleum Engineering Northeast Petroleum University Institute of Petroleum Chemical Jilin University of Chemical Technology

Flow behavior of gas and particles in conical spouted beds is experimentally studied and simulated using the twofluid gas-solid model with the kinetic theory of granular flow.The bed pressure drop and fountain height are measured in a conical spouted bed of 100 mm I.D.at different gas velocities.The simulation results are compared with measurements of bed pressure drop and fountain height.The comparison shows that the drag coefficient model used in cylindrical beds under-predicted bed pressure drop and fountain height in conical spouted beds due to the partial weight of particles supported by the inclined side walls.It is found that the numerical results using the drag coefficient model proposed based on the conical spouted bed in this study are in good agreement with experimental data.The present study provides a useful basis for further works on the CFD simulation of conical spouted bed.

关键词：实验数据数值模拟喷动床锥形颗粒流模拟双流体模型固体床层压降

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椭球形生物质吸附剂流体力学性能

化学工程 2015年第7期43卷 49-53,68页

作者：董玄吉马晓建郑州大学化工与能源学院河南郑州450001

在3种不同塔径的吸附塔内依次装入不同粒径吸附剂的条件下,通过对吸附剂床层的流体力学性能测定,重点分析了空气通过该吸附剂床层时,床层压降与测量高度、空气平均流速、吸附剂粒径、塔径等因素之间的关系;结果表明:床层压降与测量高度... 详细信息

在3种不同塔径的吸附塔内依次装入不同粒径吸附剂的条件下,通过对吸附剂床层的流体力学性能测定,重点分析了空气通过该吸附剂床层时,床层压降与测量高度、空气平均流速、吸附剂粒径、塔径等因素之间的关系;结果表明:床层压降与测量高度成线性关系,与空气平均流速呈二项式关系;进行单因素分析发现,床层压降随吸附剂粒径的增大逐渐减小,塔径对床层阻力的影响很小;最后通过对实验数据拟合回归得出了床层摩擦系数λ与床层空隙雷诺数Rep之间的函数关系。这种新型吸附剂克服了以往使用的生物质吸附剂所存在的结构、生产问题,进一步降低无水乙醇的生产成本,提高无水乙醇的经济适用性。

关键词：生物质吸附剂无水乙醇床层压降摩擦系数

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柱锥体喷动床喷动特性的试验研究

工程热物理学报 2012年第3期33卷 433-436页

作者：陈瑜钟文琪金保昇任冰陈曦陆勇能源热转换及其过程测控教育部重点实验室东南大学能源与环境学院江苏南京210096

建立了高1500 mm、内径200 mm、锥角60°、喷口直径可变的可视化柱锥体喷动床系统,进行了五种不同颗粒喷动特性的试验,重点考察了床层压降、最小喷动速度和喷泉高度随操作参数的变化。结果表明:升速法与降速法测得的最小喷动速度具有较... 详细信息

建立了高1500 mm、内径200 mm、锥角60°、喷口直径可变的可视化柱锥体喷动床系统,进行了五种不同颗粒喷动特性的试验,重点考察了床层压降、最小喷动速度和喷泉高度随操作参数的变化。结果表明:升速法与降速法测得的最小喷动速度具有较大的差异,降速法测得的最小喷动速度与经验关联式的计算值吻合较好;最小喷动速度随着静止床高、颗粒直径、喷口直径的增大而变大;随着表观气速的增加,喷泉高度上升,随着静止床高的增加,喷泉高度下降。

关键词：喷动床床层压降最小喷动速度喷泉高度

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气液并流上流式反应器中的气泡特性研究

石油炼制与化工 2020年第5期51卷 37-41页

作者：艾涛王少兵王璐璐毛俊义中国石化石油化工科学研究院北京100083

在冷模试验装置中对气液并流上流式反应器中的气泡特性进行了研究,考察了气体流量和液体流量对气泡Sauter平均直径、气泡上升速率和床层压降的影响。结果表明:气泡平均直径和气泡上升速率均随气体流量的增大和液体流量的减小而增大;气... 详细信息

在冷模试验装置中对气液并流上流式反应器中的气泡特性进行了研究,考察了气体流量和液体流量对气泡Sauter平均直径、气泡上升速率和床层压降的影响。结果表明:气泡平均直径和气泡上升速率均随气体流量的增大和液体流量的减小而增大;气泡直径分布和气泡上升速率分布均沿反应器径向先增大后减小;床层压降随气体流量的增大而先增大后减小,但受液体流量的影响不显著。通过对试验数据进行无量纲分析,提出了气泡Sauter平均直径与液相雷诺数、气相雷诺数的关系式,结果表明该式能较好地预测气泡Sauter平均直径。

关键词：上流式反应器气液分配器气泡Sauter平均直径气泡上升速率床层压降