TBCFB中鼓泡流化床的流体力学模拟及其进料系统压力分析

发布时间：2020-06-20 05:34

【摘要】：在煤炭的转化利用方面,循环流化床是一个很好的选择。传统的循环流化床大多由燃烧床和气化床组成,其中,气化床中煤热解产生的焦油、轻烃气体和无机气体严重阻碍了煤炭的进一步气化,进而降低煤炭的利用率。三床循环流化床(TBCFB)是集燃烧、热解和气化于一体的低阶煤气化耦合新工艺,能有效避免上述问题的发生,对于TBCFB,实现高固体循环通量是其高效、稳定运行的关键。在TBCFB中连续进出料鼓泡流化床设置了固体颗粒的进出口,比常规鼓泡流化床结构更复杂。进出口的设置虽然有助于实现能量的高效循环利用,但限制了高固体循环通量的实现。其中,出口的限制已经通过增设气封床在一定程度上有所解决,进口的限制还需进一步研究。本文借助CFD软件运用欧拉-欧拉双流体模型,对TBCFB中连续进出料的鼓泡流化床进行数值模拟。论文中主要考察了进料管长度,进料管内径,表观气速,固体质量循环通量和颗粒直径对气固流动特性的影响,并通过测定床层高度和压降定量评价了流化质量的好坏。结果表明,当进料管长度为1.1m,进料管内径大于等于0.1m,表观气速小于等于0.22m/s,床层流化质量较好;随着固体质量循环通量的增加,进料口附近的固含率增大,床层固含率和高度也同时增大,在固体质量循环通量为100kg/m2s和1000kg/m2s时,床层流化质量较好;随着颗粒粒径的增大,维持最佳流化质量的气速也要增大。为了研究在高固体质量循环通量下,如何设计进料管不会阻碍TBCFB循环系统的正常运行,通过建立进料系统的压力平衡模型分别研究了固体质量循环通量、固体颗粒与进料管管壁摩擦系数、进料管内径和进料管埋入深度对进料管内固体颗粒堆积高度的影响。结果表明,固体质量循环通量在较低范围内增加导致进料管内固体堆积高度缓慢增加,但不会阻碍整个系统循环;当固体质量循环通量超过一定范围时,进料管中固体颗粒堆积高度会迅速增加,很快就达到阻碍整个系统循环的程度。这些结果与文献中实验现象一致。管壁摩擦系数对进料管内固体堆积高度影响不大,而其它因素影响较明显。当进料管中固体颗粒堆积过高阻碍整个系统的正常循环时,可通过适当增大进料管内径或减小进料管埋入深度来降低进料管内固体颗粒堆积高度,恢复系统正常运行。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ541

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吕小林;李洪钟;朱庆山;;B类颗粒在鼓泡流化床中流动特性的数值模拟[J];化学反应工程与工艺;2014年04期

2 兰静;;鼓泡流化床压力波动特性试验研究[J];东北电力技术;2006年07期

3 黄勋;程乐鸣;张俊春;周劲松;;褐煤在鼓泡流化床和循环流化床燃烧的汞迁移试验研究[J];能源工程;2014年03期

4 高建强;姜华伟;陈鸿伟;夏豹;张伟;林阿彪;;鼓泡流化床风帽压力波动信号的小波包分析[J];动力工程学报;2010年10期

5 汪新智;王天宇;李春霆;彭稳根;刘文铁;;鼓泡流化床内颗粒分离行为模拟研究[J];节能技术;2012年03期

6 杨宽利;王其成;张锴;戴伟娣;蒋剑春;;鼓泡流化床内颗粒速度分布的研究[J];石油化工高等学校学报;2008年03期

7 董元吉;;流态化性能与床层沉降行为的关联[J];过程工程学报;1980年04期

8 周继良;邹宗树;余艾冰;;鼓泡流化床流动特性的数值模拟[J];材料与冶金学报;2007年02期

9 卢冰;赵云华;钟英杰;;粗糙颗粒碰撞参数对鼓泡流化床内气固流动模拟的影响[J];过程工程学报;2014年02期

10 王勤辉;解桂林;杨秋辉;吴学成;骆仲泱;;鼓泡流化床内颗粒旋转速度的实验研究[J];中国粉体技术;2014年04期

相关会议论文 前3条

1 程沥军;王彪;李涛;应卫勇;房鼎业;;气固鼓泡流化床流体力学行为的数值模拟[A];上海市化学化工学会2009年度学术年会论文集[C];2009年

2 陈平;谢军;阴秀丽;吴创之;陈勇;;木屑在循环流化床和鼓泡流化床中气化特性对比实验研究[A];2005年中国生物质能技术与可持续发展研讨会论文集[C];2005年

3 陈永国;田子平;钟志强;缪正清;李俊;熊天柱;;鼓泡流化床中气泡特性的图像处理方法研究[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

相关博士学位论文 前1条

1 鲁许鳌;生物质和煤共气化共燃的实验和机理研究[D];华北电力大学（北京）;2010年

相关硕士学位论文 前9条

1 马腾波;TBCFB中鼓泡流化床的流体力学模拟及其进料系统压力分析[D];太原理工大学;2016年

2 王天宇;鼓泡流化床气固两相流颗粒行为数值模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

3 唐树芳;鼓泡流化床风帽压力信号的混沌特性研究[D];华北电力大学;2012年

4 闫盛楠;鼓泡流化床不规则形状颗粒气固两相流动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

5 吴锦坤;鼓泡流化床流动特性的直接数值模拟[D];浙江大学;2006年

6 袁子规;双组分鼓泡流化床内气固两相流动实验研究和数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 周峻宇;鼓泡流化床技术处理铝电解碳渣研究[D];重庆大学;2015年

8 白建基;基于图像法的带埋管鼓泡流化床内气固两相流体动力学研究[D];浙江大学;2005年

9 詹文博;速度进口条件对鼓泡床内气泡行为影响的模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

本文编号：2721956