高密度循环流化床返料装置几何特征参数的试验研究

摘要

高密度循环流化床粉煤加压气化技术可以适应我国储量丰富的低阶煤（高硫、高灰、高灰熔点），满足IGCC对煤气化子系统的工艺要求。掌握高密度循环流化床的运行特性对IGCC的发展非常重要。返料阀作为循环流化床的重要组成部分之一，其返料特性直接关系到系统的安全稳定运行。本文将对返料阀的几何特征参数进行研究。本文在高密度循环流化床冷态试验台(Φ0.219×7 m)上，以空气为流化介质，石英砂为循环物料，对不同结构尺寸的L阀、J阀、U阀，分别研究了配气方式、充气口的直径、高度、阀体直径、水平通道高度和溢流口高度等因素对返料流率、系统稳定性和阀体阻力的影响。通过正交试验，得到了L阀、J阀充气口直径和高度的最佳组合方案。
　　本研究主要内容包括：⑴配合充气时，增大Ⅱ类充气口的气体流量是增大L阀返料能力的关键因素，且可作为减小阀体阻力的有效手段;当增大Ⅰ类充气口的气体流量时系统运行较稳定;不同的充气口直径和高度对返料流率M、反映稳定性的RSD和阀体阻力△P的影响不同;试验中最大的M为453.3 kg/m2s，对应的Gs为232.3 kg/m2s，实现高密度运行，且在高密度条件下，随着Gs的增大，返料能力越来越小，高密度运行时的△P普遍比低密度运行时的大;试验以M、RSD和△P为考察指标进行正交试验，得到了几何尺寸的最优组合方案。⑵J阀返料能力主要由Ⅰ类充气口的充气量决定，且充气量越大，返料能力越强;阀体阻力主要由Ⅱ类充气口的充气量决定，且充气量越大，阻力越小;当Ⅰ类充气口的充气量增大时系统运行较稳定;不同的充气口直径和高度对M、RSD和△P的影响不同;而当阀体管径为219 mm时，J阀三方面的返料特性都较好;与L阀相比，J阀的返料能力较小，△P较大;试验中返料流率M的最大值为369 kg/m2s，循环流率Gs的最大值为214.5kg/m2s，较难实现高密度的运行条件;试验以M、RSD和△P为考察指标进行正交试验，得到了J阀几何尺寸的最优组合方案。⑶松动风对返料流率的调节作用较流化风灵敏;当溢流口高度与立管直径之比h2/D0为1.19，水平孔口高度与立管直径之比h1/D0在0.48到0.76时，U阀调节特性较好;当h1/D0为0.76时，h2/D0取1.19，返料流率M达到最大值;当h1增大h2减小，水平孔口的上边缘与溢流口下边缘之间的距离接近到一定程度时，U阀阻力明显减小，易出现不稳定运行现象。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 高密度循环流化床

1．3 返料装置

1．4 研究现状

1．4．1 高密度循环流化床的研究现状

1．4．2 返料装置的研究现状

1．5 研究内容

1．6 本章小结

第二章 高密度循环流化床试验系统

2．1 试验系统

2．1．1 试验台结构

2．1．2 物料特性

2．2 试验系统的主要部件

2．2．1 主床

2．2．2 旋风分离器

2．2．3 立管

2．2．4 储料罐

2．2．5 返料阀

2．3 试验方案

2．4 试验步骤

2．5 本章小结

第三章 L阀几何尺寸对其返料特性影响的研究

3．1 配气方式对L阀返料特性的影响

3．1．1 充气口组合方式对返料流率M的影响

3．1．2 充气量组合方式对返料能力的影响

3．1．3 充气量组合方式对系统稳定性的影响

3．1．4 充气量组合方式对阀体阻力△P的影响

3．2 几何尺寸对L阀返料特性的影响

3．2．1 几何尺寸对返料流率M的影响

3．2．2 几何尺寸对系统稳定性的影响

3．2．3 几何尺寸对阀体阻力△P的影响

3．3 几何尺寸对L阀返料特性影响的正交试验

3．4 本章小结

第四章 J阀几何尺寸对其返料特性影响的研究

4．1 配气方式对J阀返料特性的影晌

4．1．1 充气口组合方式对返料流率M的影响

4．1．2 充气量组合方式对返料能力的影响

4．1．3 充气量组合方式对系统稳定性的影响

4．1．4 充气量组合方式对阀体阻力△P的影响

4．2 几何尺寸对J阀返料特性的影响

4．2．1 几何尺寸对返料流率M的影响

4．2．2 几何尺寸对系统稳定性的影响

4．2．3 几何尺寸对阀体阻力△P的影响

4．3 几何尺寸对J阀返料特性影晌的正交试验

4．4 本章小结

第五章 U阀几何尺寸对其返料特性影响的研究

5．1 配气方式对U阀返料流率M的影响

5．1．1 充气口组合方式对返料流率M的影响

5．1．2 充气量组合方式对返料流率M的影响

5．2 几何尺寸对U阀返料流率M的影响

5．2．1 水平孔口高度对返料流率M的影响

5．2．2 溢流口高度对返料流率M的影响

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文