加压鼓泡流化床压力及颗粒浓度波动特性研究

发布时间：2020-05-16 16:36

【摘要】：加压富氧流化床燃烧是一种非常有前景的CO2捕集技术。探明压力对流化特性的影响,对于加压流化床反应器的设计非常关键。另一方面,加压流化床强化了气固传质,在化工和能源等领域得到了一定的应用。本文研究加压流化床波动特性,选题具有重要的工程价值和学术意义。总体来说,目前对于常压流化床的研究非常广泛、认识充分,对于加压流态化的研究,文献中已有一些报道,但不是非常多。对于加压流化床的一般性规律已有达成共识,如临界流化风速随着压力的增加而减小,但是在加压流态化动态特征以及定量化的认识方面还很不充分。本文设计搭建了加压鼓泡流化床实验台,研究了压力对临界流化速度、床层差压、局部空隙率的变化影响规律,主要结论如下:(1)分别设计了高颗粒浓度和低颗粒浓度装置,为在较宽的颗粒体积分数范围内标定光纤颗粒浓度仪奠定了基础。(2)采用降速法测量了三种床料(粒径为637m、373m、252m的玻璃珠)在不同压力下(0.1 MPa-0.6 MPa)的临界流化风速,临界流化风速随压力的增加而减小,但是减小的梯度随压力的增加而减小。颗粒粒径越大,临界流化风速受压力的影响越明显。例如,在压力升高相同的情况下,粒径最大的颗粒的临界流化速度减少量为0.123m/s,粒径最小的颗粒减小量只有0.028m/s。(3)在确定三种物料在不同压力条件下的临界流化风速的基础上,进行了加压流化床中气固流动特性的实验。工况设定压力:0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa,流速:1.5_(8)1))-5.0_(8)1)),每隔0.5_(8)1))设置一个工况,共计72个工况。在每个工况下,采用差压变送器和光纤探针测量床程差压和颗粒浓度,随后详细分析了差压和颗粒浓度的时序数据。(4)对于不同粒径、流化风速、压力条件下的流化,床层差压波动值随流化风速的增加而增加,随床料粒径的增加而略微增加,随压力的增加而减小。由差压波动特性,可以反映气泡运动的剧烈程度。(5)提高压力,有利于提高乳化相的空隙率,同时降低气泡出现频率,一定程度抑制了气泡的运动。颗粒体积分数波动主频主要分布在3Hz附近。提高流化风速,颗粒体积分数波动主频和幅值均呈现减小的趋势。
【图文】：

系统图,鼓泡流化床,设备系统

设计并搭建了加压鼓泡流化实验台，，并对实验台进行了详细的调试和标定。实计主要包括实验系统设计、流化床主体机械设计、数据测量方案设计。调试工作括气密性检查、不同流化压力的调节、差压及光纤探头标定、数据采集及过滤平处理。1 实验设备1.1 鼓泡流化床加压鼓泡流化床实验装置系统图如图 2-1 所示。整个装置主要由鼓泡流化床本气罐、颗粒浓度测量系统、差压测量系统、压力表、流量计等组成。为了确保系压下可靠运行，流化床本体及主要管道都采用不锈钢制作。设计压力 1.0MPa。在布风板上方密相区和稀相区间布置差压传感器和光纤探针，分别用于记录床和颗粒浓度。实验所需气源由空气压缩机提供，流化床的进气量通过调节进气口计来控制，而床内的压力则通过调节流量计进口阀门和床体排气口阀门来控制。

测量仪,多通道

颗粒浓度测点高度(距离布风板) 6cm、8cm、10cm差压测点高度(距离布风板) 6cm、9cm、13cm、17.5cm颗粒浓度信号测量系统C6M 型多通道颗粒浓度测量仪适用于气固、液固两相流动系统中固体颗粒浓度的测量。仪器使用光导纤维测量探针作为传感器，具有对浓度变化寸小及可以对反应器内多个位置点同时测量的特点。PC6M 型颗粒浓度测颗粒浓度仪主机、光导纤维探针、信号电缆、及应用软件组成。PC6M 型浓度测量仪是基于被测物料对测量光的反射进行颗粒浓度测量的。反射光针测量端面区域颗粒浓度成正比；但随着单位体积颗粒数的增加，由于靠的颗粒群对较远离测量面处的颗粒产生遮蔽效应，使光纤测量面处有效的，由此形成在颗粒浓度增加时，反射光强与颗粒浓度之间呈现饱和非线性真实准确的颗粒浓度值，应对实际颗粒浓度值（mg/l 或 ml/l）与相应的关系作多点标定。图 2-2 为 PC6M 型多通道颗粒浓度测量仪及光纤探针
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK229.66;X701

【参考文献】