基于密相输运床的双床实验研究

发布时间：2020-11-11 00:12

　　 本文研究一种耦合密相输运床和流化床的双床反应器,可应用于煤热解-半焦气化、煤热解-半焦燃烧、内在碳捕集气化-再生等多种低阶煤高效梯级利用工艺。以石英砂为实验物料,在密相输运床单床冷态实验装置和基于密相输运床的双床冷态实验装置上,围绕射流型J阀的返料特性和运行稳定性能,流化床的可操作性能,双U型分配阀的分配性能以及双床气固两相流动特点等方面,开展了一系列研究,得出了以下结论:1.射流型J阀的性能探究实验1)在相同的实验操作条件下,射流型J阀的固相返料流率要比普通型J阀高41～80 kg/(m2·s)。实验范围内,射流型J阀的固相返料流率随射流段流化风QB01流化数和竖直段流化风QB02流化数的增加,呈现先增加后稳定的趋势;2)在密相悬浮上升流型下,应用射流型J阀进行返料时,提升管、立管和J阀的压降波动较普通型J阀稍大,但射流型J阀的压降均值比普通型J阀低18%左右。应用射流型J阀进行返料时,从提升管稀相流态(Gs=111kg/(m2·s)到密相流态(Gs=494 kg/(m2·s)),提升管、立管和J阀的压降时间序列的变异系数大幅降低;从稳定向立管节涌流态转变时,提升管和立管的压降大幅向下偏移,固体循环流率降低76.5%,J阀的压降偏移23.3%;2.流化床和双U型分配阀的性能探究实验1)流化床能够在高固体循环流率的条件下,完成持续稳定地物料循环,其与Loop Seal能形成压降“自平衡”状态;2)Loop Seal的固相返料流率与水平驱动风UD01、松动风UD02和竖直驱动风UD03的流化数呈现线性关系,UD01、UD02和UD03的流化数越大,Loop Seal的固相返料流率越大;3)双U型分配阀的四路流化风对分配比例有调节作用:FM01和FM02促进物料向立管一侧的分配,FM03和FM04促进物料向流化床一侧的分配,促进作用都存在上限。3.双床的气固两相流动实验1)水平驱动风UD01、松动风UD02和竖直驱动风UD03对反应器内的物料高度和物料平均停留时间的影响特点具有一致性;2)要达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01、UD02和UD03流化风量随反应器内的流型变化而不同:移动床需要的流化风量最大,湍动流化床其次,鼓泡流化床最小。在较高的物料平均停留时间的范围内,在移动床和鼓泡流化床的流型下,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01流化数最小,UD03次之,UD02最大,在湍动流化床的流型下,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD03流化数最小,UD01次之,UD02最大;在较低的物料平均停留时间的范围内,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01流化数最小,UD02次之,UD03最大。其中,竖直流化风UD03的调节作用范围最小。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ530.2
【部分图文】：

第１章绪论??第１章绪论??究背景??源和环境是当今世界所面临的两大严峻的现实问题。经济的发展在很取决于动力供应的规模和可靠性。从２０１６年中国一次能源消费结构上界能源消费结构中占最大比重的还是含碳化石能源（石油、煤、天然未来相当长的一段时间内化石能源都将占据主导地位。??亢阳甿一??

ｐＬ??１．提升管；２．热载体收集槽；３．螺旋式混合器；４．干馏反应器；５．旋风除尘器；６．冷凝回收系统；７．旋风除尘??器；８．余热回收系统??图１．２鲁奇鲁尔煤干馏工艺流程图??Ｆｉｇ?１．２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?Ｌｕｒｑｉ－Ｒｕｈｒｇａｓ?ｃｏａｌ?ｒｅｔｏｒｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１２９１??此外，美国固体煤炭公司开发研宄的ＣＯ煤气法［３Ｑ］，是一种耦合流化床和固??定床的双床工艺。该技术工艺以褐煤为原料，采用蒸汽气化，以燃烧后的高温半??焦为气化热载体，采用三级流化床进行煤粉热解处理，脱除挥发分，减少煤粉粘??结，回收煤焦油。煤气热值为３０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３，总热效率为７９％。Ｃ０煤气法工艺??的煤种适应性广，燃料利用率高，但系统较为复杂，热损严重。??曰本的Ｍｕｒａｋａｍｉ等提出了鼓泡床形式的气化炉与输运床形式的燃烧炉??耦合的双流化床气化技术，工艺流程如图１．３所示。实验结果表明，气化半焦产??率约为２２％，原料中６０％的碳和９０％的氢都转化为产品气，产品气质量约占原??料质量的７５％。此外

针对阀的研宄也相对较少。Ｊ阀的返料特点与其自身结构，充气点的位置，??充气量的大小，以及所处的温度和压力等因素有关。??周振起、沈祥智等［６１，６２］人研宄了?Ｊ阀的结构优化设计，在如图１．５所示的实??验装置上研宄了管径、充气口高度及转弯弧长角度三个因素对返料的影响特点。??通过正交实验和线性分析，得出了以下结论：Ｊ阀弯管截面积为立管截面积的０．６７??为最佳，弯曲半径为１．２１倍的管内径；充气点最佳位置为转弯切点处位置；Ｊ阀??设计时转弯弧长最佳角度为４５°。??旋风分离器?＾??＾?Ｉ?Ｒ??立管Ａ?上??进料口?臧压阀?ｂ?＾??＼?ＡＺＴｘＮ?Ｉ???返料斜管?囱??送Ｒ机?ＩＴｋ机??图１．５实验装置系统图（左）和Ｊ阀结构图（右）??Ｆｉｇ?１．５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?Ｊ－ｖａｌｖｅ?（ｒｉｇｈｔ）??国外的学者Ｔｅｒａｓａｋａ等＿在图１．６所示的实验装置上研究了充气量对Ｊ阀流??动控制以及压力的分布影响。分析了?Ｊ阀水平管段和上升管段长度不同情况下Ｊ??阀返料特性，上升管段内表观气速为１．２?ｗｍｆ时可实现Ｊ阀返料的启停。并建立了??Ｊ阀水平管压降关系式以及固体循环流率和表观气速、水平管段压降间的关联式。??６??
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本文编号：2878496