挡板湍流床的临界湍流速度及湍流区的气体分散

本工作在前人工作的基础上,进一步对挡板湍流床的一些基本特性进行了研究。工作主要分两个方面:临界湍流速度的确定及湍流区的气体分散。实验现在-φ300×4550mm的流化床中进行的。床中置有22块斜片导向挡板,挡板间距为0.1m。实验所用物料大致属于Gel-dart B类粒子。     

增压导向式喷动流化床颗粒循环量和气体旁路特性研究

在内径２００ｍｍ,高３５ｍ,６０°“Ｖ”形布风板试验装置上,以平均粒径２０ｍｍ玻璃珠为物料,粒径范围１５～２５ｍｍ,针对增压导向式喷动流化床特点,采用新的颗粒循环量测试方法和ＣＯ２气体示踪技术,对常压和压力下导向式喷动流化床颗粒循环量和气体旁路特性进行了试验。结果表明,在常压和压力下,导向式喷动流化床颗粒循环量和气体旁路特性均受到床几何结构和操作参数的影响,颗粒循环量和气体旁路特性紧密相关。在大量试验的基础上,归纳了增压导向式喷动流化床颗粒循环量的关联式     

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式．由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T^＊≥T^＊cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障．基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速．由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义．     

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型（英文）

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一：随表观气速的增大，气泡数目增加，气泡体积增大，压力波动增强；气速越高时均压降越大；在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。     

液固搅拌槽中固体颗粒的停留时间分布

本文对液固搅拌槽中固体颗粒的停留时间分布性质进行了研究。实验所用的标准搅拌槽内径为φ120mm,带有4块挡板和六叶透平浆。实验体系为自来水和催化裂化催化剂,其平均粒径为93μm。     

炉前煤低温干馏的工艺研究

为了模拟真实的循环流化床燃烧/煤热解多联产工艺中的移动床热解系统,同时验证静态挡板混合以及颗粒床除尘在该系统中应用的可行性,建立了处理煤量为10 kg/h的移动床固体热载体煤热解连续实验装置.结果表明,在混合段内没置挡板足一种有效的灰/煤混合方式,可以获得与机械混合接近的气、液产率;滤料性质、床层高度、过滤气速等均会对颗粒床除尘器的除尘效果产生影响,颗粒床的使用可将焦油中的含尘率控制在一定范围内.该研究可为炉前低温干馏工艺开发提供可靠的基础数据.     

用直接数值模拟方法对流化床内颗粒运动区域的研究

采用直接数值模拟技术 ,跟踪离散颗粒场中的每一个颗粒 ,对不同直径和密度的颗粒在流化床内的流化运动区域进行了探讨研究。结果表明 ,不同直径和密度的颗粒在流化床内的流化区域有显著的差异。在颗粒密度相同 ,颗粒直径取正态分布时 ,小颗粒在床内大部分集中在床层的上方 ,大颗粒的运动密集区域在床的下半部分。当颗粒直径相同而密度取正态分布时 ,轻颗粒的活动范围趋向于床层的上方 ,重颗粒的运动区域分布与轻颗粒相反。还发现 ,粒径变化对颗粒流化区域的影响大于密度变化所造成的影响。     

硬木热解过程中颗粒内部二次反应的数值研究Ⅱ.数值模拟结果

为了研究生物质（硬木）热解过程中颗粒内部的二次反应，对流化床环境下单颗粒生物质热解模型进行了求解。计算针对典型大颗粒和典型小颗粒在流化床反应器反应条件下的热解过程，对不同大小颗粒内部各种产物的生成、消耗、积累以及逃逸行为进行了定量描述。计算结果表明：对于直径为2mm的小颗粒，颗粒内二次裂解的份额可以忽略，但是对于直径10mm的大颗粒，热争过程中有超过20%的一次焦油参加了颗粒内部二次反应，颗粒内二次裂解显著地改变了热解产物分布，改变了热解产物的品质。     

非磁性纳米SiO_2颗粒在磁场流化床中的流态化

研究了非磁性纳米SiO2颗粒在添加磁性大颗粒磁场流化床中的流化性能。磁性大颗粒的添加量在20%～60%(wt)之间,磁感应强度的大小分别为0.0477、0.0596、0.0715 T。实验中通过测定床层膨胀曲线、床层压降曲线,详细地考察了磁性大颗粒的添加量、磁感应强度及气速的大小对纳米SiO2颗粒流化性能的影响。结果表明:把磁场能引入普通流化床中之后,加入的磁性粗颗粒能够有效地破碎纳米SiO2床层中的活塞、沟流和大聚团,降低最小流化速度,且在最小流化速度时无气泡,使床层膨胀比增加,提高床层的整体流化质量;在流化颗粒相中,磁场能的加入还可以保持床层的稳定性,维持流态化所需的气体体积。     

扩张床吸附技术

扩张床是流化床的一种特例。它具有流化床的特点,能处理含悬浮颗粒的液体。又具有固定床的优点,流动成活塞流;返混程度低,分离效率高。作为蛋白质的初步分离方法,它能取代固液分离、浓缩和初步纯化等三步操作。具有提高收率、降低投资费用、缩短操作时间等优点,成为生物工程下游过程的研究热点。本文综述了近年来扩张床吸附技术的发展。包括：1、原理：床层的分层稳定性、吸附剂和吸附柱;2、操作：吸附、洗涤、洗脱和再生4个步骤;3、流动动力学特性：床层扩展特征和停留时间分布;4．在蛋白质纯化中的应用。     

鼓泡流化床中颗粒内循环流动结构模型

本文从宏尺度和宇尺度范围考察气－固流化床中气泡流与颗粒流（尾涡颗粒流和乳化相颗粒流）的运动规律,提出了将分散的气泡流、尾涡颗粒流和乳化相颗粒流连续介质化的假设和基于容积通量的流体力学表达方式,建立了内循环流动结构的多尺度、连续介质流模型,较好地揭示了颗粒循环流动的规律。理论计算表明,中心区颗粒上流与边壁区颗粒下流的分界点在（０６５～０７）Ｒ处。实验观测支持模型预测结果     

颗粒油页岩燃烧及含硫杂质的转化

对抚顺、茂名及约旦颗粒油页岩在热重分析仪(TGA)上进行了燃烧研究,考察了抚顺及茂名颗粒油页岩在模拟流化床快速升温条件下的燃烧性能并与恒温燃烧作了对比。结果表明,升温速度提高时,失重率(即燃烧速率)明显加剧。文中还对含碳酸盐及含硫量高的约旦颗粒油页岩在燃烧过程中硫的转化进行了研究。X射线衍射分析表明,它在燃烧过程中有较强的自脱硫能力。通过对该油页岩燃烧过程中热量的有效利用问题的讨论,认为在流化床内燃烧此类含碳酸盐较高的油页岩时宜采用短停留时间的炉型。     

纳米银的单颗粒-电感耦合等离子质谱法表征及其测定

建立单颗粒-电感耦合等离子体质谱法( SP-ICP-MS)测定稀溶液中纳米银颗粒粒度分布及纳米银颗粒数量浓度的方法。当停留时间为3 ms时,两个或多个纳米银颗粒同时进入检测器的可能性降至最低。采用5倍标准偏差迭代算法(5σ)区分纳米银颗粒信号和背景信号。采用SP-ICP-MS法测定3种商品级纳米银颗粒(30,50和100 nm)粒度分布和纳米颗粒浓度。结果表明：SP-ICP-MS法测定纳米银颗粒结果与纳米银的TEM值相近,可采用SP-ICP-MS法表征纳米银颗粒。本方法测定稀溶液中纳米银颗粒粒度检出限为25 nm,纳米银颗粒浓度检出限约为8×104个/L。将纳米银颗粒加入到自来水样品中并进行测定,获得相近的纳米银粒度分布及纳米颗粒浓度。本方法简单、快捷、灵敏度高,可为研究水环境中纳米银的风险评估提供可靠分析方法,并为饮用水中纳米银的监测提供分析技术。     

颗粒粒度组成对流态化质量的影响

本工作采用扫描电镜静态观察和动态显微录相的方法对不同双组份混合物料颗粒表面粘着行为和流化床浓相结构进行了观察,并应用床层塌落法对这些混合物料的流化特性进行了测定。     

基于单颗粒电感耦合等离子体质谱法测定环境基质水样中纳米银颗粒

采用单颗粒电感耦合等离子体质谱法(SP-ICP-MS)同时测定环境水样中纳米银颗粒(AgNPs)的颗粒浓度、质量浓度和粒径分布,并考察了溶液的pH值、溶解性有机质(DOM)浓度以及离子强度等对AgNPs测定的影响。结果表明:SP-ICP-MS方法对60 nm AgNPs标准溶液的测定结果与标准值一致,准确性较好;pH值(5.0～7.0)、离子强度(≤1 mmol/L)和DOM浓度(≤30 mg/L)对测定结果影响较小;当溶液的pH值≤5.0或离子强度1 mmol/L时,AgNPs的颗粒浓度和粒径随pH值的下降或离子强度的增强而减小。采用SP-ICP-MS方法测定河水、染料废水、养殖废水3种水样中AgNPs的加标回收率分别为98.1%、83.3%和93.3%,表明该方法在合适的基质条件下可用于快速准确测定环境水样中AgNPs的颗粒浓度、质量浓度和粒径分布。     

酶消解-单颗粒电感耦合等离子质谱法测定农产品中纳米铂颗粒

铂纳米颗粒在汽车行业中被广泛用作汽车尾气催化剂。随着铂纳米颗粒在工业生产中的广泛应用,它在环境中广泛分布并可能从植物累积进入食物链中。因此,建立一种在农产品中的定量分析方法是至关重要的。以酶消解的前处理方法结合单颗粒-电感耦合等离子体质谱法(Single particle ICP-MS,SP-ICP-MS)测定农产品中纳米铂颗粒(PtNPs)粒径分布及颗粒数量浓度。通过优化前处理提取条件,当Macerozyme R-10酶为10 mg、柠檬酸缓冲溶液浓度为5 mmol/L、提取时间36 h时,农产品中PtNPs提取效果较高。PtNPs粒径检出限为20 nm,颗粒浓度检出限为5×10⁵ particle/L,铂颗粒浓度回收率在(81±3)%~(91±4)%,加标后平均粒径(41±3)~(47±2)nm,与50 nm PtNPs标准溶液粒径接近。方法操作简单、检出限低、准确度高,适用于农产品中PtNPs定量分析,为客观评价农产品铂纳米毒性效应提供可靠的分析技术。     

大气中气相和颗粒相三氟乙酸浓度测定

建立了我国大气中气相和颗粒相三氟乙酸(Trifluoroacetic acid,TFA)的采集和分析方法。采用环形扩散管-滤膜联用装置分离气相和颗粒相,利用环形扩散管的碱性涂层吸附气相TFA,石英滤膜吸附颗粒相物质。对气相和颗粒相样品分别处理,以2,4-二氟苯胺作为衍生剂,与TFA反应生成TFA的苯胺产物,采用GC/MS进行分析。本方法在0.31～4.91μg/L浓度范围内呈线性关系(R2=0.9991),检出限为66 ng/L。采样装置回收率为(101±3)%,当采样量为48 m3,TFA大气浓度检出限为31 pg/m3。于2012年4～10月在北京大学采样点采集大气,测得其中TFA总浓度在501～7447 pg/m3范围,TFA在气相中的浓度大于在颗粒相中的浓度,气固分配系数Kp随温度变化。     

常温高压下移动颗粒层除尘试验研究

介绍了用于整体煤气化联合循环（IGCC）热煤气和增压流化床燃烧联合循环（PFBC-CC）高温烟气除尘的移动颗粒层试验台。调试阶段进行了一系列的条件试验。改进后的常温下进行了试验,结果表明在高压下能够实现颗粒层过滤和气力循环清灰的一体化稳定运动。研究发现移动颗粒层过滤时,气流之间的压力平衡是一个关键因素,运行中必须严格控制过滤气体和输送气体的压力。移动颗粒层过滤器和循环清灰系统的结构对过滤性能有较大的影响。     

模拟气固两相流动非均匀结构的颗粒运动分解轨道模型

针对气固两相流动具有稀密两相非均匀结构的特征 ,将两相流动中颗粒的运动过程进行分解 ,分别处理颗粒 颗粒及颗粒 流体间的两种作用 ,并对影响模拟真实性的空隙率计算提出新的算法 ,从而建立了接近于真实系统的离散型颗粒运动分解轨道模型 .该模型对气固流化床中典型的非均匀结构———鼓泡与节涌现象的模拟结果较已有工作有明显地改进 ,对于气泡破碎方式的模拟也与实验结果吻合 .研究结果表明 :颗粒运动分解轨道模型能够真实地模拟鼓泡流化床中的非均匀流动结构 ,并具有模拟图象真实、算法简单、适用面宽、计算量少的优点 .     

循环流化床(CFB)煤/焦气化反应的研究 Ⅰ.操作气速、固体循环速率对循环流化床气化反应的影响

报道了山西西山焦煤飞灰，在小型循环流化床气化反应器上，以二氧化碳为气化介质，在不同操作条件下（气速、固体循环速率）的气化反应。研究结果表明，ＣＯ出口浓度及碳转化率随着ＣＦＢ操作气速减小、固体颗粒循环速率的增加而增加。即在ＣＦＢ床中，提高气体、固体停留时间（床内固体颗粒浓度）有利于ＣＦＢ气化的进行。ＣＯ浓度及碳转化率沿床高的变化趋势与床内颗粒浓度分布一致。