振动流化床双组分颗粒的轴向浓度分布的研究

在内径为１４８ｍｍ的振动圆柱形流化床中研究焦或渣与介质混合物的轴向浓度与分离／混合程度，考察了振动参数、床层高度和流化气速对分离效率的影响，得出床层高度比较高时，有利于焦或渣在介质中分离的结果和较佳的分离操作范围，为获得细粒焦渣混合物的充分分离奠定了基础。     

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。     

纤维床压降的试验研究

一、前言纤维担体催化剂用于化学反应后,纤维床层压降的测定对设计反应器十分重要。近年来,在空气过滤方面,对纤维床层压降作过许多试验测定,乃至理论分析。然而用于以化学催化反应为目的的纤维床层,又有其特殊性,例如纤维表面比较粗糙、有大量微孔结构、气流速度比较高、空隙率大(0.88—0.97)以及填充方式也不同等。本文的目的是测定较厚床层的压降,寻找更实用的压降计算公式。     

Combustion characteristics of ultra-low content methane in a fluldized bed reactor with Cu/γ-Al2O3 as catalytic particles

采用流化床燃烧技术,使用自制Cu/γ-Al2O3颗粒作为催化剂床料,实验研究了超低浓度甲烷在流化床中催化燃烧时床层温度(450～700℃)、流化风速比ω(1.5 ～4)、进气甲烷体积分数(0.3％ ～2％)等对甲烷燃烧效率的影响.结果表明,床层温度是影响甲烷催化燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加;床层温度达到650℃时,甲烷含量低于1％的超低浓度甲烷其转化率超过95％,继续提高床层温度至700℃且控制流化风速比ω≤2可以实现甲烷的完全转化;甲烷转化率随着流化风速和进气甲烷浓度的增加而降低,当ω＞3.5时,温度对甲烷转化的影响减弱,未燃烧的甲烷含量增大.动力学实验发现,床层温度较低时,催化反应受动力学控制,测得催化反应的活化能Eα为1.26×105 J/mol,反应级数m为0.73,当温度t＞450℃时,扩散作用影响显著,反应级数增大.     

超低浓度甲烷在Cu/γ-Al2O3催化颗粒流化床中的燃烧特性

采用流化床燃烧技术,使用自制Cu/γ-Al₂O₃颗粒作为催化剂床料,实验研究了超低浓度甲烷在流化床中催化燃烧时床层温度(450~700℃)、流化风速比ω(1.5~4)、进气甲烷体积分数(0.3%~2%)等对甲烷燃烧效率的影响。结果表明,床层温度是影响甲烷催化燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温度的升高而增加;床层温度达到650℃时,甲烷含量低于1%的超低浓度甲烷其转化率超过95%,继续提高床层温度至700℃且控制流化风速比ω≤2可以实现甲烷的完全转化;甲烷转化率随着流化风速和进气甲烷浓度的增加而降低,当ω>3.5时,温度对甲烷转化的影响减弱,未燃烧的甲烷含量增大。动力学实验发现,床层温度较低时,催化反应受动力学控制,测得催化反应的活化能E_a为1.26×10⁵J/mol,反应级数m为0.73,当温度t>450℃时,扩散作用影响显著,反应级数增大。     

浆态床反应器中相含率及粒径分布的研究

以空气－水－石英砂体系为对象，研究了费托合成浆态床反应器中表观气速、平均淤浆浓度、床层轴向位置等因素对气含率、固体浓度轴向分布和粒径分布的影响，并通过实验得出了气含率与操作变量之间的关联式。     

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: Umf=μdp ρg｛［(34.15)2+0.05916×dp3 ρg( ρs- ρg)gμ2］12-34.15｝ 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。     

振动分离流化床中沉积组分的运动速度

本文在槽式振动流化床中研究沉积组分的运动特性，分别考察了振动参数，振动角度及床体倾角对运动速度的影响，根据碰撞理论推导出沉积组分的抛掷高度和物料运动速度的计算式，同时与实验值进行了比较，且研究了振动参数和物料的运动速度对焦渣混合物的分选效率的影响。     

灰熔聚射流流化床适宜操作条件及几何结构

在３００×５０×２６００ｍｍ带有流化分离柱的灰熔聚冷模流化床中，选用具有实际意义的焦粉／灰球体系，通过考察不同操作条件及不同几何结构时灰球的分离效率及分离速率的变化特征，以确定这一射流流床的适宜操作及几何条件。证明了对分离操作而言，射流分离分隔式的流化床具有操作弹性大的优点。基于实验结果及理论分析，指出流出分离柱高／宽比小于３．７时可获得稳定分离操作，并给出分离柱高效分离操作时的气速变化范围。本文     

气—固流化床反应器内双流体力学模型及其验证：Ⅳ.单组分两维射流床内气泡特性

模拟了不同操作条件下,单组分两维射流床内射流崩塌后所形成气泡的形状、运动机理、初始尺寸和上升速度。集合前文（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）研究结果表明,在湍流两相流理论基础上建立的“气－固流化床反应器内双流体力学模型”可以很好地分析气固射流床内流体动力学特性,诸如：基本流场变量（气、固相速度场、压力场和空隙率）瞬态变化情况、射流特性（射流发展、射流穿透深度确定方法、射流区气体速度分布和操作条件对射流穿透深度、射流频率的影响等）、时均空隙率分布、时均轴向气体速度分布和气泡特性。由此可见,该方法和思路可以为灰熔聚流化床粉煤气化工艺和其他与流态化技术相关的设计提供必要的信息和有益的建议     

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。     

流化床半焦等温热重CO2气化动力学研究

采用等温热重法对４００－９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０－１０５０℃范围内的气化动力学参数。     

油页岩燃烧释放二氧化硫的本征动力学和机理

将油页岩通过酸处理和低温灰化，获得高纯度的有机质和矿物质，利用程序升温装置与二氧化硫在线分析仪，在升温速率为５℃／ｍｉｎ的条件下，分别研究了在燃烧过程中茂名油页岩及其有机质与矿物质释放二氧化硫的本征动力学。结果表明，有机硫释放二氧化硫的温度范围为２１０～４７０℃，按两段处理得到的动力学参数为：反应级数皆为１，在２１０～３４０℃，活化能Ｅ＝７６．１８ｋＪ／ｍｏｌ，频率因子Ａ＝９．９１×１０￣３ｓ￣（－１），在３４０～４７０℃，Ｅ＝１５４．７０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝７．８５×１０￣８ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１）；黄铁矿硫释放二氧化硫的温度范围为２９０～５１０℃，动力学参数为Ｅ＝１９９．１０ｋＪ／ｍｏｌ，Ａ＝４．３０×１０￣（１１）ｓ￣（－１）ＭＰａ￣（－１），ｎ＝１．４。文中对油页岩中硫的燃烧转化机理进行了初步探讨。     

流化床中生物质热解气化的模型研究

对水蒸汽和氮气流化条件下，流化床内生物质热解气化生成的纯煤气产率及低位热值随反应温度的变化特性进行了研究。在五种生物质原料实验数据的基础上，进一步研究了流化床内生物质热解气化生成气体产物的反应动力学模型，得到了纯煤气产率和热值的计算公式，并推荐了循环流化床条件下生物质热解的计算方法。     

声波的多尺度分解与气固流化床流化速度的实验研究

通过对气固流化床颗粒作用壁面产生的声波信号的多尺度小波包分析, 发现各尺度能量分率随气速变化存在着规律性的演化行为, 建立了颗粒流化的能量分配理论, 包括能量一次分配理论和能量再分配理论. 并基于该能量分配理论, 提出了基于声信号分析的起始流化速度和初始湍动速度的判断准则. 在内径为150 mm的气固流化床冷模装置中, 以平均粒径为0.51, 0.64, 0.76, 1.02, 1.24 mm的5种高密度聚乙烯颗粒和平均粒径为0.365 mm的双峰聚乙烯颗粒为例, 分别以基于声信号分析的流化速度判断准则获得了颗粒起始流化速度和初始湍动速度, 与经典的压差法测得的起始流化速度和工业上经验性的初始湍动速度相比, 平均相对误差分别为5.18%和6.78%, 说明运用声信号的多尺度分析来获取气固流化床的流化特性参数是可行的.     

流化床气化炉飞灰气化反应性的研究：Ⅱ.飞灰气化动力学的研究

本文报导了两种不同飞灰，以二氧化碳，水蒸汽及其混合物为气化介质，于热天平上９００－１０００℃条件下进行气化动力学的研究。结果发现，飞灰的气化速率随转化率的增大而降低，吾直线关系，提高温度２０℃或气体发压０．２ＭＰａ，反应速率相应提高１倍左右及０．１－０．３倍。     

红霉素在大孔树脂SP825上的固定床吸附动力学研究

通过大孔吸附树脂SP825对红霉素进行动态吸附,研究了进料浓度、温度、床层高度和高径比等因素对穿透曲线的影响,采用同时考虑液膜扩散阻力、孔内扩散阻力和轴向扩散的综合速率模型对吸附过程进行模拟,计算得到相关动力学参数。结果表明,进料浓度的增加对红霉素固定床吸附过程不利,温度和床层高径比的增加可以提高固定床吸附效率,而床层高度的变化对固定床吸附过程影响不大。     

生物质洁净能源研究中的流化床动力学模型

分别对最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床及相应的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等加以综述,分析其优缺点,并在此基础上提出动力学模拟研究的新思路.根据流化床内在的本质--流化态的不同,将流化床分为最小流化床、鼓泡流化床和腾涌流化床三种.总结了前人针对各种流化床提出的全混模型、鼓泡模型、气泡汇集模型等思想,建议今后可以在以下几个方面进行深入研究: ⑴使得模型更有普适性.⑵由于气泡有效直径尚不能在理论上求得,可以在理想气泡直径变化公式的基础上,加入非线性化学的计算.⑶确定不同情况下的参数,使得工作更有延续性,也使得模型更加具有生命力.⑷从高压的角度去进行模型的计算,并得到相应的试验数据支持.     

喷流—移动床流动特性的研究

对各种不同物料在上部内径为195mm柱状,下部为60°锥体并水平引入辅助气的喷流-移动床中的流动特性进行了研究.实验结果发现,床层压降随着水平辅助气速的增大而呈线性增大,而在喷动状态,一定范围内的喷动气速变化对压降基本没有影响.最小喷动气速随着水平辅助气速的增加而逐渐减小,修改后的关联式的计算结果能够较好地与实验结果相符合.随着辅助气速和喷动气速的改变,可观察到床中粒子处于固定床、稳定喷动床、脉动喷动床、腾涌床四种不同的流动状态.     

煤在流化床中的热解

采用小型流化床热解装置对神木煤流化床浓相段热解产物在稀相段的二次反应进行了研究。流化床浓相段温度为６００℃，稀相段温度为５８０－１０００℃，气体在稀相段的停留时间为０．０７－１２ｓ。实验得到了稀相段温度及停留时间对气相产物组成的影响规律，并对称相段气相产物生成反应进行了动力学关联，得到了相应动力学参数。