循环流化床料腿排灰装置调节特性实验研究

摘要

煤气化技术是高效、清洁利用煤炭资源的重要途径，符合我国当前“多煤、少油、缺气”的国情，其中循环流化床煤气化技术因其煤种适应性好、碳转化率高、易于脱硫等特点具有广阔的发展前景。对于循环流化床，循环倍率对碳转化率、炉内温度水平甚至脱硫效率等都有重要影响，而料腿排灰技术可以通过改变料腿的排灰量对循环倍率及飞灰夹带量进行调节。排灰量的调节与控制是料腿排灰技术的关键，高温条件下通常采用非机械阀进行控制。本文对U型返料阀进行了研究，并将U型返料阀用于料腿排灰，探讨了排灰阀的流动特性。
　　设计并搭建了循环流化床及料腿排灰冷态实验台，以石英砂为床料、空气为流化介质，对循环流化床U型返料阀给料室松动风和返料室流化风的流动特性进行了研究。实验结果表明，松动风量与主床固体循环通量有较好的线性关系，可调性较高;返料室内充分流化后固体通量随流化风量的增加基本不再改变，可调性较差。通过采用不同粒径的石英砂，研究了颗粒粒径与主床固体循环通量的关系。结果表明，颗粒粒径越小U型返料阀的返料能力越强，达到同样固体通量所需的风量越小。实验发现，料腿内料位高度对U型返料阀内颗粒流动有所影响，料位越高立管内压降越大，U型返料阀的返料能力越强。对U型返料阀的阻力特性同样做了探讨，循环流化床内固体循环通量越高，U型返料阀阻力越小，有较好的自平衡能力。
　　基于U型返料阀的原理，通过增加一个给料室，设计了料腿排灰调节阀，并开展了给料室和排灰室风量对排灰阀排灰特性的影响的研究。实验结果表明，水平孔口的大小对排灰量有所影响，将水平孔口面积不同的给料室相组合可得到不同的调节特性。对两个给料室的研究表明，两个给料室会相互影响，其同时开启时调节范围比单独开启之和要大。讨论了两个给料室的配合方式，使其能够在排灰阀总充气量尽量小的情况下获得足够大的调节范围。对于排灰阀，一个给料室主调，另一个给料室辅助，可以获得更灵活的调节能力以及更广的调节范围。对排灰阀的不足也进行了研究，提出了进一步的改进方法。

目录

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摘要

符号表

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 循环流化床技术

1．2．1 流化床的流型以及流型划分

1．2．2 循环流化床的结构

1．2．3 流化床煤气化技术

1．3 循环倍率与料腿排灰控制

1．3．1 料腿排灰对循环倍率的调节作用

1．3．2 排灰控制方式

1．4 返料系统研究现状

1．4．1 立管(料腿)研究现状

1．4．2 U型返料阀研究现状

1．5 本文的工作和主要研究内容

第二章 循环流化床料腿排灰装置的设计与搭建

2．1 实验固体颗粒物性参数

2．2 实验装置整体结构

2．3 主要部件

2．3．1 布风板

2．3．2 主床提升管

2．3．3 旋风分离器

2．4 返料系统

2．4．1 立管

2．4．2 U型返料阀

2．5 配套系统

2．5．1 配风系统

2．5．2 测压系统

2．6 实验参数的测量

2．7 本章小结

第三章 U型返料阀流动特性研究

3．1 实验设计

3．2 实验结果与分析

3．2．1 输送室风量对固体颗粒通量的影响

3．2．2 给料室风量对固体颗粒通量的影响

3．2．3 立管料位高度对固体颗粒通量的影响

3．2．4 颗粒粒径对固体颗粒通量的影响

3．2．5 U型返料阀阻力特性

3．2．6 重复性实验

3．3 本章小结

第四章 排灰阀流动特性研究

4．1 实验装置介绍

4．1．1 排灰阀

4．1．2 料腿排灰装置

4．1．3 实验设计

4．2 实验结果与分析

4．2．1 排灰室流化风对固体颗粒通量的影响

4．2．2 不同给料室松动风对固体颗粒通量的影响

4．2．3 两个给料室同时开启时的叠加效应

4．2．4 主床固体循环通量对排灰通量的影响

4．2．5 两个给料室的联动效应

4．3 对排灰阀结构的改进

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．1．1 U型返料阀流动特性研究

5．1．2 排灰阀的流动特性研究

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目