PDF《提升管送风特性对充分发展段压降影响的实验及模型研究*》

高校博士点基金(20090036110008) 数对于气固两相流动模拟、 提升管反应器放大设计及优化操 作等十分重要[5] ,有关提升管内颗粒浓度及压降的研究有很 多,但大多集中在颗粒径、颗粒密度、孔隙率等方面,有关 提升管送风方式对压降影响的研究还很少见到. 本文在自行搭建的双流化床冷态实验台上用差压变送 器对提升管充分发展段轴向压降进行了系统的测量和分析. 通过改变提升管送风特性寻找提升管充分发展段的压降变 化规律, 在大量实验数据的基础上, 结合国内外的研究成果, 建立了提升管内充分发展段的压降计算模型, 通过实验验证 了模型的正确性.

1 双循环流化床实验系统 1.1 工作原理简介 双循环流化床生物质气化装置由一个快速流化床和一 个鼓泡流化床(气化室)组成,在气化室中生物质与通入的 气化剂混合发生热解气化反应,生成 H

2、CO、CH4 等,同 时未完全气化的半焦随热载体进入燃烧室与空气混合燃烧, 放出的热量将循环的热载体加热, 热载体和灰经旋风分离器 后进入气化室,提供生物质气化所需要的热量[6] .生成的可 燃气可以部分用来维持燃烧室稳定的燃烧, 燃烧室产生的高 温烟气可以加热给水产生过热蒸汽作为气化剂. 在热态双循 环流化床气化条件下,颗粒循环流率 GS 越大,热载体就能

6 电站系统工程2011 年第

27 卷 携带越多的热量进入气化室, 燃烧室与气化室之间的温差也 越小,利于维持较高的气化室温度,提高生成气质量[7] . 1.2 实验系统 实验装置如图

1 示.

1 2

2 2

3 4

8 9

9 7

5 测点1 测点4 测点5 测点6 测点7 测点2 测点3

6 图1双循环流化床示意图 1.提升管 2.旋风分离器 3.立管 4.蝶阀 5.气化室 6.加料斗 7.返料管 8.二次风口 9.风机 为便于观察实验中提升管内的物料流态, 实验台主体由 有机玻璃制成,包括提升管、旋风分离器、立管、气化室、 返料管和辅助系统.气化室内径为 Φ200 mm,高2m,顶部 设有加料口;

立管内径 Φ50 mm,在立管上安装有蝶阀用来 测量系统颗粒循环流率;

提升管内径为 Φ75 mm,高6m, 提升管壁面上距布风板 0.1 m、 0.25 m、 0.55 m、 1.55 m、 1.85 m、4.6 m 和5.6 m 高度上安装有

7 个压力测点,压力测点 i 和j之间的压差记为 ΔPij;

在底部不同高度、不同方式布置 两层二次风口;

两床的送风由两台风机提供,风机型号 9-26No.5.6;

风量由蝶阀控制,由玻璃转子流量计测量. 实验物料为石英砂,颗粒平均粒径 dp 为450 μm,颗粒球 形度 Φs 为0.73,颗粒密度为

2650 kg/m?,堆积密度为

1650 kg/m?;

气化室物料静床高

18 cm. 用差压变送器测量提升管壁上布置的任意两测点之间 的压差,本文以充分发展段压降为研究对象,分析了压降在 提升管不同的送风特性影响下的变化规律. 通过瞬间管壁立 管上的碟阀, 计算物料积累一定高度需要的时间来测量系统 的颗粒循环流率.

2 提升管充分发展段压降模型 在提升管充分发展段,固体颗粒的重力等于气体曳力, 两相加速效应可以忽略,管内压降主要由四部分组成:颗粒 相重位压降、气体重位压降、固体与管壁的摩擦压降以及气 体与管壁的摩擦压降. 压降公式可由动量公式的微分形式转 化而来[8] ,表示为:

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