生物质超临界水流化床气化制氢系统与方法研究

本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞.首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则.应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物.     

加压喷动流化床煤部分气化数值模型

本文建立了一个加压喷动流化床煤部分气化的数学模型,根据流场对喷动流化床进行了分区,在喷动区采用类似气力输送流动模型,在周边环行区采用流化床模型。模型中考虑了设备几何特性、运行工况和煤质对煤气化的影响,特别是研究了在喷动流化床中蒸汽、空气与煤之间的比例关系以及系统压力对煤气化的影响。模型计算结果表明,系统压力提高可显著提高煤气化速率,空煤比和汽煤比增加也可提高煤气化速率,但煤气热值降低。     

超临界水流化床反应器加料方式优化的数值模拟

超临界水流化床反应器是应用于生物质气化制氢工程中的一种新型反应器,它避免了以往管式反应器容易出现结渣、堵管的不足,而且还具有床内升温迅速、生物质气化充分以及产氢率高等优点。由于采用超临界水作为流化工质,传统流化床的设计方法已经不能满足设计要求。本文基于欧拉双流体模型对超临界水流化床加料方式进行了数值模拟研究,建立了最优加料口结构评价方法,分析了加料口结构、加料速度比以及初始床层高度对超临界水流化床颗粒分布的影响。本文研究进一步完善了超临界水流化床的设计理论。     

超临界水流化床床床层与壁面间传热特性研究

本文基于颗粒动理学理论建立了流化床中的欧拉双流体模型,采用了单气泡沿壁面运动物理模型,从颗粒分布特性、温度分布特性和瞬时传热特性三个方面对超临界水流化床和气固流化床的床层与壁面间传热特性进行了对比研究。研究表明,相同条件下,相对于气固流化床,超临界水流化床中气泡的直径和上升速度都较小;超临界水流化床中床层与壁面间的传热系数与颗粒浓度呈反相关关系,而对于气固流化床则是正相关关系;并且不同于气固流化床,超临界水流化床床层与壁面间传热系数在颗粒浓度较低处对表观速度变化比较敏感。     

超临界水循环流化床两相流动特性的数值模拟

超临界水循环流化床是一种非常有应用前景的新型煤气化制氢反应器。本文基于双流体模型和颗粒动力学理论建立了超临界水循环流化床提升管两相流动特性的数值模型。考虑了两种曳力模型及湍流与层流模型对数值模拟结果的影响。研究结果表明EMMS曳力模型比Gidaspow曳力模型更适用于二维提升管两相流动的数值模拟,并发现层流模型预测的准确性优于湍流模型。基于上述模型,对比分析了气固与超临界水循环流化床提升管的流动特性,获得了表观流速对固相体积分数、颗粒轴向速度的影响规律。     

典型流化床内非球形颗粒流动行为模拟研究

气固流化床在能源、化工、制药、冶金等众多工业领域有着广泛的应用。本文通过耦合计算流体力学和离散单元模型的模拟来评估典型流化床中非球形颗粒的流动行为。结果表明，典型流化床内球形颗粒的旋转颗粒温度分布接近各向同性，非球形颗粒的旋转颗粒温度分布呈现明显的各向异性。随着颗粒长径比的增加，颗粒的平动颗粒温度和旋转颗粒温度增大，意味着颗粒平动和旋转速度的脉动加剧。     

垃圾焚烧底灰中铬的分布及浸出特性研究

以流化床和炉排炉两种垃圾焚烧电厂产生的底灰为对象,研究了底灰中总铬及六价铬的分布特性及六价铬分布与Ca、Si、Al等矿物元素之间的关系,并探索了六价铬的浸出特性。得到结论如下:随着底灰粒径的增大,底灰中总铬及六价铬含量降低;Si和Al的存在的情况下,CaO会与Si和Al发生反应,直接影响Cr(Ⅵ)的生成;采用炉排炉焚烧工艺得到的底灰比采用流化床工艺得到的底灰中六价铬浸出浓度高;底灰中存在的还原性物质,尤其是流化床底灰,促使浸出过程中六价铬的还原,降低浸出溶液中六价铬的含量。     

在流化床燃烧中用石灰石脱硫

近几年来,在用石灰石脱除流化床燃烧时烟气中所含二氧化硫和三氧化硫方面已有不少报导。在描述石灰石数量对二氧化硫吸收效率的影响这一重要关系时,往往用送进床层的物料中氧化钙含量和可燃硫含量的化学当量比(Ca/S)与吸收效率(η)的关系来表示。这种描述方法局限而且不准确,因为吸收效率不仅与化学当量比(Ca/S)有关,它还和石灰石的粒径分布等因素有关。本文提出了单个石灰石颗粒只有其表面的一层氧化钙能与烟气中的二氧化硫反应的模型;在流化床内对北京丹里地区石灰石的可反应表     

球形颗粒在超临界水中自然对流传热特性研究

超临界水流化床反应器可以有效气化湿生物质并且高效产氢。超临界水流化床反应器工作的表观流速比较低,颗粒与流体之间的自然对流换热是主要的传热方式.本文通过Boussiesq模型和真实物性流体模型模拟研究了层流条件下单颗粒与超临界水在拟临界点附近的自然对流换热.由于物性变化的影响,颗粒表面附近呈现高速度梯度、高表面涡量和高温度梯度的现象。临界水导热系数和比热的变化对拟临界区的自然对流传热起主导作用,Grashof数和平均Nusselt数在对数坐标下为线性关系。     

循环流化床颗粒相湍流结构研究

从不同层次上研究了循环流化床颗粒相的湍流结构。ＰＤＡ测量发现颗粒在壁面附近的运动表现出显著的成团特征和湍流度显著降低,小波分析法得到的直观图形象地揭示了颗粒速度脉动的自相似、分叉等具有混沌特征的微观结构,且在不同的尺度上颗粒速度脉动表现出各向异性的特征。     

大型循环流化床锅炉燃烧系统数学模拟

数学模型是研究和发展大型循环流化床锅炉的重要方法.在浙江大学提出的适用于中小型循环流化床锅炉的整体数学模型的基础上,建立了适用于大型循环流化床锅炉的数学模型.模型采用了基于环-核结构的流体动力学模型,并考虑了宽筛分燃料颗粒所经历的破碎、燃烧等过程.模拟了国内一台300MWe循环流化床锅炉,模拟计算结果与锅炉的运行测量值...     

循环流化床上部空间燃料燃烧份额和传热

一、引言 循环流化床锅炉,作为第二代流化床燃煤热力装置,得到了国内外能源科学技术界的重视.这种装置的主要特点是:在高效率气-固分离和高倍率固体物料循环的条件下,燃烧与脱硫以及传热过程在整个燃烧室空间(炉瞠)内进行.这与传统的鼓泡流化床装置有显著的不同.探索这种装置在各种可能工况下,炉膛上部燃料的燃烧份额和炉内烟气对炉壁的传热率,以及与当地固体颗粒浓度之间的关系,对于设计和开发工业用循环流化床     

CFB不同密相区形状对固态医疗垃圾颗粒运动特性的影响

提出了不同密相区结构形状(球形、椭球形、方形体)的固态医疗垃圾循环流化床(SMW-CFB),并针对SMW-CFB各段特征,对循环流化床不同密相区形状对固态医疗垃圾颗粒运动特性的影响进行了数值研究,结果表明:密相区为球形体结构比其它结构形状密相区更易出现回流.密相区不同形状时,颗粒运动进入分离器的时间不一样.固态医疗垃圾颗粒在循环流化床内,直径在大于3.5 mm的垃圾颗粒,随烟气上升到一定高度后,落回密相区,而直径小于3.5 mm的颗粒随烟气一同进入分离器,分离器可以捕集直径大于0.025 mm的颗粒,直径小于0.025 mm的颗粒由排气管排出.球形和椭球形密相区有助于垃圾颗粒与风充分混合接触,有利于垃圾颗粒的燃烧.     

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 .     

非预混燃烧模型模拟流化床生物质气化器中富氢气体的制备

对用流化床生物质气化器合成富氢气体,建立了基于非预混燃烧的模型对气化器中的生物质在空气-水蒸汽环境中的气化反应过程的模型,并采用流体力学软件 FLUENT 6.0对过程进行了模拟.通过模拟结果与实验结果的对比分析发现,水蒸汽与生物质的比、空氧比和生物质颗粒的粒径大小是决定产气中氢气含量的重要参数.同时,对气化器中氢气的分布进行了研究.     

旋涡流化床颗粒夹带和扬析的数学模型

本文结合气体湍流运动模型，颗粒运动的轨道模型和密相床层动力学的经验关联式，建立了旋涡流化床颗粒夹带和扬析的数学模型，发展了相应的求解程序。用本文提出的数学模型对普通鼓泡流化床中颗粒夹带的计算结果与前人的经验公式相符；对旋涡流化床和普通的鼓泡流化床颗粒扬析的计算结果与实验数据吻合较好。     

压力循环流化床中的传热研究

本文从理论与试验上研究压力循环流化床中床－壁面传热系数的变化规律。对常压循环流化床中的传热模型进行修正，发展了压力循环流化床中的传热模型。试验测试了床内传热系数随床内固体颗粒浓度、颗粒径和运行风速的变化规律。提出计算床－壁面传热系数的无量纲经验公式。     

激光辐照热力耦合问题的相似性

 由量纲理论出发,分析了激光辐照热力耦合理论的无量纲化基本方程组。在一定的近似条件下,导出了激光辐照热力耦合问题的一般相似性准则,该相似准则不受与温度相关的材料特性的约束。在此基础上给出了强激光辐照充压圆柱壳体热力效应的缩比方法,并对一组实例进行了计算,得到了缩比模型与原型结果几乎完全相似的结论。理论分析与数值计算表明,激光辐照热力耦合问题在合理的近似下满足相似律。     

从软、硬球模型探讨颗粒自转对流化状态的影响

发展流化床燃煤锅炉在国内外均受到广泛重视并被许多国家列为洁净煤燃烧技术之一．然而,一些涉及流化床基础理论的问题至今尚需进一步研究。针对流化床内颗粒自转是否对流化状态产生影响这一众多研究者所关心的问题,本文采用数值模拟的方法,分别用软、硬球模型对该问题进行了研究探讨,得到了与之相关的结论。     

流化床冷冻干燥气体制冷循环工质的比较研究

氩气、氮气来源于空气,都不与药品中热敏性成分起反应。吸附式流化床冷冻干燥设备简单、节能,而且冻干产品品质与真空冷冻干燥接近。分析了应用在流化床冷冻干燥装置上的制冷循环,对氩气、氮气作为工质应用于该系统的性能进行计算,在此基础上,进行了比较研究。