锥形布风板双流化床颗粒循环流率实验及模型预测研究

摘要

随着环境污染越来越严重,生物质作为一种清洁能源受到广泛利用。在众多的生物质利用技术中,以双流化床气化技术最具优势,而布风板形式对双流化床生物质气化装置的床料循环运动产生重大影响。搭建了冷态双循环流化床气化装置,气化室采用锥形布风板,系统研究了气化室风速、提升管风速、物料量、物料粒径及锥形布风板角度对颗粒循环流率的影响,并与水平布风板下的结果进行了对比。实验结果表明,颗粒循环流率随着两床风速的增加而增加,但增加趋势随着风速的进一步提高而趋于平缓;颗粒循环流率随着物料量和粒径的增加而分别增大和减小,另外,锥形布风板角度越大,循环流率也越大。通过比较发现,锥形布风板下的颗粒循环流率高于水平布风板下的,是两者之中较优的布风方式。这是由于锥形布风板能造成不均匀布风,增强颗粒横向动量混合,从而有效促进整个双流化床内的物料流动,提高颗粒循环流率。
　　基于试验台的工作原理,根据整个系统的压力平衡建立了颗粒循环流率的动力学预测模型,预测值与实验值的相对误差在±20％以内;利用Matlab软件,建立了3种基于改进的BP神经网络预测模型,通过对比找出了最优模型。最大相对误差为7.7035%,平均相对误差为3.5943%,误差整体偏离程度较小,能对颗粒循环流率进行较好地预测,为实际工业运行提供了一定的指导。

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主要符号表

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 生物质利用技术

1.3 生物质气化炉

1.4 布风装置介绍

1.5 本文的主要研究内容

第2章 双流化床实验台及实验方法

2.1 实验台主体及其工作原理

2.2 实验台各部分设计

2.3 实验物料的选取

2.4 实验方法及工况

第3章 实验结果及分析

3.1 气化室风速对颗粒循环流率的影响

3.2 提升管风速对颗粒循环流率的影响

3.3 物料量对颗粒循环流率的影响

3.4 物料粒径对颗粒循环流率的影响

3.5 锥形布风板角度对颗粒循环流率的影响

3.6 锥形布风板与水平布风板的比较

3.7 本章小结

第4章 颗粒循环流率的动力学模型

4.1 模型总体结构

4.2 临界流化孔隙率计算

4.3 颗粒终端速度计算

4.4 提升管压降模型

4.5 旋风分离器模型

4.6 下降管模型

4.7 返料管模型

4.8 气化室模型

4.9 模拟结果

4.10 本章小结

第5章 基于改进BP神经网络预测模型

5.1 引言

5.2 BP神经网络简介

5.3 BP神经网络传递函数及学习过程

5.4 BP神经网络模型构建

5.5 模拟结果及分析

5.6 本章小结

第6章 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果

致谢