高压超浓相气固两相流流动特性研究

摘要

大规模高效煤气化技术是煤基液化燃料、先进的IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础，是这些行业的公共技术，关键技术和龙头技术。其次，采用大规模高效煤气化技术对现有落后的生产化肥的煤气化装置进行改造，提高资源利用效率。再者，高效煤气化技术是一种高效、清洁的煤利用技术，可以解决SO<,2>、NOx排放问题。高压煤气化技术要求煤粉必须在高压、高固气比条件下进行输送。目前国内对气固两相流的流动特性的研究还十分薄弱。本文在“973”计划项目“大规模高效气流床煤气化技术的基础研究”的资助下，建立了高压密相气力输送试验台，对高压超浓相气固两相流的流动特性进行了较为系统的试验研究。 本文采用以实验研究为主、理论研究为辅的研究方法。通过改变输送压力、输送差压、流化风量、充压风量、补充风量、煤粉含湿量等操作参数，研究煤粉输送量、管道压降、输送气速、固气比的变化情况；考察了Fr数与煤粉输送量、固气比、管道压降的关系，煤粉输送量与固气比的关系，以及表观气速与料气速度比、管道压降之间的关系。通过相图研究，分析了煤粉在输送管道内的流动形态，并进一步研究了输送压力、煤粉含湿率等参数对相图的影响规律。本文研究的主要目的是如何增大煤粉输送量、提高输送固气比、减少煤粉在输送过程中的压力损耗，从而提高煤粉的输送效率。 研究结果表明：改变输送压力、输送差压、煤粉含湿量对改变煤粉输送量有显著影响；改变流化风量、充压风量对改变煤粉输送量和固气比也有较大影响；单改变补充风量对煤粉输送量的变化几乎无影响，但可以大幅度改变固气比。煤粉输送量随Fr数的增大而增大，固气比和管道压将随气体Fr数的增大而减小，且煤粉引起的压降减小占主要部分；以表观气速为参数时，固气比随固体质量流量的增大几乎呈线性增大；料气速度比随表观气速的变大也变大；当煤粉的输送量基本稳定的条件下，单位管长的压降随表观气速的增大先减小后增大。 本文的研究弥补了国内外高压密相气力输送研究方面的一些空白，为进一步研究高压密相气力输送技术提供了实验依据。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2气力输送技术概述

1.2.1气力输送技术优缺点

1.2.2气力输送系统的种类

1.2.3密相气力输送的流型

1.3气力输送发展史

1.4本文研究内容、方法和目标

1.4.1研究内容

1.4.2研究方法

1.4.3研究目标

第二章粉煤加压气力输送实验系统及试验方法

2.1实验流程及装置

2.1.1试验装置主要子系统

2.2系统供煤的稳定性

第三章密相气力输送实验结果及分析

3.1操作参数及煤粉含水率对煤粉输送特性的影响

3.1.1输送总差压对输送特性的影响

3.1.2流化风流量对输送特性的影响

3.1.3充压风流量对输送特性的影响

3.1.4补充风流量对固气比的影响

3.1.5煤粉含水率对煤粉输送量的影响

3.2其他几项参数之间的关系

3.2.1 Fr数与固体质量流量之间的关系

3.2.2 Fr数与固气比的关系

3.2.3 Fr数与水平段压降之间的关系

3.2.4固体质量流量与固气比之间的关系

3.2.5料气速度比与输送气速的关系

3.3本章小结

第四章高压密相气力输送相图分析

4.1煤粉输送量Ms不变时相图分析

4.1.1水平管中密相气力输送的管道压损

4.1.2水平段煤粉输送相图

4.1.3垂直段煤粉输送相图

4.1.4水平、垂直弯管煤粉输送相图

4.2固气比不变时相图分析

4.3输送压力对相图的影响

4.4煤粉含水率对相图的影响

4.5本章小结

第五章全文总结和建议

5.1全文总结

5.2建议

参考文献

致谢

作者在读期间发表的论文