二次风射流对方形循环流化床气固流动特性影响的研究

摘要

循环流化床作为一项高效、低污染的新型燃烧技术，推动了洁净煤发电技术的发展。在循环流化床给风控制上，经常利用空气分级将给风分为一次风和二次风。空气分级是循环流化床锅炉减少NOX排放、控制燃烧质量、降低风机能耗、保证锅炉颗粒循环倍率的有效手段。以往的研究工作都是在圆形循环流化床上进行的，而诸如二次风射流在同样应用较广的矩形/方形流化床上对床内气固流动特性的影响情况则缺少相关的资料。
　　本文在自建的CFB冷态实验台上研究了二次风射流对方形提升管气固流动特性的影响。在无空气分级时，应用压力梯度测量，随着操作参数的改变相继出现了直线型、单调指数函数型和S型分布形式；研究了Geldart-B类粒子的饱和夹带流率，主要考虑了颗粒循环流率和操作风速等的影响；利用PV6D光纤浓度速度测量仪对方形提升管的局部颗粒浓度、速度不均匀分布进行了相关的实验研究。回料流对主流的穿透和底部气流的偏流现象，这致使了床层颗粒的不均匀分布。在床层底部前墙区域的高浓度颗粒流迫使流化气体往后墙侧流动，造成后墙侧颗粒速度较高。
　　空气分级时，在床料存量一定情况下，改变风量的配比将影响到颗粒循环流率和颗粒在系统中的分布；应用压力梯度测量，研究了此时的饱和夹带流率；采用CO2示踪法研究了二次风射流的穿透性，并得出了合理的计算模型；以及射流对床内气固流动特性的影响进行了相关的研究与分析，局部颗粒浓度、速度与无空气分级情况下进行对比。

目录

二次风射流对方形循环流化床气固流动特性影响的研究

EFFECT OF SECONDARY AIR JETS ON HYDRODYNAMICS OF A SQUARE CIRCULATING FLUIDIZED BED

摘要

Abstract

第 1 章 绪 论

1.1 循环流化床（CFB）技术简介

1.1.1 CFB技术背景

1.1.2 CFB技术特点

1.1.3 CFB现状及发展趋势

1.2 CFB提升管流动特性研究现状

1.2.1 提升管整体流动特性

1.2.2 提升管轴向流动特性

1.2.3 提升管径向流动特性

1.3 方形或矩形CFB提升管流动特性研究现状

1.4 CFB提升管二次风射流研究现状

1.4.1 二次风射流对提升管气固流动的影响

1.4.2 二次风射流的穿透深度研究

1.5 CFB颗粒浓度与速度测量技术简介

1.5.1 CFB颗粒浓度测量技术

1.5.2 CFB颗粒速度测量技术

1.6 本课题研究内容

第 2 章 实验装置及参数测量

2.1 实验装置

2.1.1 循环流化床冷态实验台

2.1.2 实验物料

2.2 实验测量系统

2.2.1 表观气速U0的测量

2.2.2 颗粒循环流率Gs的测量

2.2.3 提升管压力梯度的测量

2.2.4 局部颗粒浓度的测量

2.2.5 局部颗粒速度的测量

2.3 二次风射流的示踪

2.4 本章小结

第 3 章 方形CFB提升管流动特性

3.1 提升管压力梯度分布与气体饱和携带流率

3.2 提升管局部颗粒浓度与速度分布

3.3 颗粒循环流率对提升管局部颗粒浓度与速度分布的影响

3.4 表观气速对提升管局部颗粒浓度与速度分布的影响

3.5 本章小结

第 4 章 空气分级条件下方形CFB提升管流动特性

4.1 二次风布置形式介绍

4.2 空气分级对系统物料循环的影响

4.2.1 固定一次风，调整二次风量

4.2.2 固定总风量，调整二次风比率

4.3 空气分级下提升管压力梯度分布

4.3.1 空气分级下的气体饱和夹带能力

4.3.2 喷口尺寸对提升管压力梯度的影响

4.4 二次风射流穿透性实验研究

4.4.1 二次风射流穿透性模型

4.4.2 二次风射流穿透性实验

4.5 空气分级后的提升管局部颗粒浓度分布

4.6 空气分级后的提升管局部颗粒速度分布

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢