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高密度循环流化床流动特性的实验研究

作　者: 张建帅
导　师: 樊保国
学　校: 太原理工大学
专　业: 热能工程
关键词: 高密度循环流化床出口结构颗粒浓度 U型返料阀
分类号: TQ545
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

根据我国能源结构以及面临的环境问题,高效清洁燃煤技术的应用已成为发展趋势。目前,以IGCC为应用背景,能够适应高灰、高硫、高灰熔点等多种煤种的高密度循环流化床(High-density Circulating Fluidized Bed)煤气化技术已被认为是最具有潜力的气化技术。如何建立高气速、高固体通量的运行条件,掌握气固流动规律是开发高密度循环流化床煤气化技术的关键。本论文自行设计并建设了一套主床直径为0.205m,高度为7m的圆形截面冷态高密度循环流化床实验装置。以LabVIEW8.5为基础开发了高密度循环流化床的测量控制系统,实现了对床内温度、压力、差压、风量等参数的实时显示、记录等功能；实现了对主床风量的自动调节。本论文在冷态高密度循环流化床实验装置上进行了以空气为流化介质、石英砂为固体物料的气固冷态流动实验研究,研究了颗粒循环流率Gs,表观气速Ug两种操作参数以及三种出口结构(C, L, T)对主床内颗粒浓度分布的影响；研究了U型返料器的返料风量与返料量的特性关系。本论文主要取得了以下成就：(1)设计建设了具有数采功能、多种出口结构的高密度循环流化床实验装置,为本论文以及后续的相关研究奠定了基础；(2)颗粒浓度轴向不均匀性随着循环流率增加而增加,随表观气速升高而降低；(3)在C型出口结构(光滑)下,由于导流作用,颗粒浓度呈指数分布,且在循环流率超过200kg/m2s时,主床3米以下区域颗粒浓度均大于0.1：(4)T型、L型出口(突变)使床内颗粒浓度均出现C型分布,且在离出口中心线2米区域出现局部增浓现象；且T型增浓效果高于L型；(5)对于U型返料阀,返料量与返料风成线性关系；返料风不同的配风方式对返料量的影响不同。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-26
  1.1 课题背景  10
  1.2 IGCC技术  10-13
    1.2.1 IGCC系统的原理及组成  10-11
    1.2.2 IGCC的单元技术  11-13
  1.3 煤气化技术  13-16
    1.3.1 煤气化技术的发展  13-14
    1.3.2 常规煤气化技术  14-15
    1.3.3 基于IGCC的煤气化技术  15-16
  1.4 流态化技术  16-19
    1.4.1 流态化现象  16-17
    1.4.2 流态化的稳定性  17-19
  1.5 高密度循环流化床研究进展  19-23
    1.5.1 高密度循环流化床  19-20
    1.5.2 高密度循环流化床的研究进展  20-23
  1.6 研究内容  23
  1.7 本章小结  23-26
第二章高密度循环流化床实验系统的设计与建设  26-36
  2.1 系统参数的计算  26-29
    2.1.1 物料特性的计算  26
    2.1.2 旋风分离器参数计算  26-28
    2.1.3 立管  28-29
  2.2 各部件的设计  29-33
    2.2.1 主床  29
    2.2.2 布风板  29
    2.2.3 测压孔  29-30
    2.2.4 多种约束出口  30-31
    2.2.5 循环流率测量装置  31
    2.2.6 U型返料阀  31-32
    2.2.7 视窗  32-33
  2.3 其它标准设备选型  33
  2.4 实验系统整体布局  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第三章测量控制系统的设计开发与实验系统的调试  36-52
  3.1 测量元件的性能特点  36-39
    3.1.1 压力传感器  36
    3.1.2 差压传感器  36-37
    3.1.3 温度传感器  37
    3.1.4 涡街流量计  37-38
    3.1.5 电动蝶阀  38
    3.1.6 数据采集卡  38-39
  3.2 测量控制系统程序的设计  39-43
    3.2.1 LabVIEW8.5特点  39-40
    3.2.2 操作界面  40
    3.2.3 参数测量的设计  40-42
    3.2.4 风量控制的设计  42-43
    3.2.5 数据存储  43
  3.3 实验系统的调试  43-46
    3.3.1 返料系统的改进  43-46
    3.3.2 实验系统运行稳定性的调试  46
  3.4 参数测量装置的标定  46-49
    3.4.1 压力、差压传感器的标定  46-48
    3.4.2 温度传感器的标定  48-49
  3.5 数据实时采集结果  49-50
  3.6 实验系统操作步骤  50-51
  3.7 本章小结  51-52
第四章实验研究结果与分析  52-64
  4.1 物料特性  52
  4.2 操作参数对床内流动特性的影响  52-58
    4.2.1 颗粒浓度随循环流率变化关系  52-56
    4.2.2 表观气速对颗粒浓度的影响  56-58
  4.3 出口结构对床内颗粒浓度的影响  58-60
  4.4 U型返料阀特性的研究  60-63
    4.4.1 U阀的研究内容及方法  60
    4.4.2 U阀返料特性研究结果  60-63
  4.5 本章小结  63-64
第五章结论及展望  64-66
  5.1 研究结论  64-65
  5.2 工作展望  65-66
参考文献  66-70
致谢  70-72
攻读硕士期间发表论文  72

高密度循环流化床流动特性的实验研究

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