气固两相流论文：气固两相流流动参数检测方法研究 【中文摘要】随着科学技术的发展,气固两相流体系越来越广泛的存在于现代工农业生产中,如电厂发电、钢铁冶金、流化床反应装置中的气/固两相流以及粮食的气力输送等,它们都涉及到气固两相 流体系。气固两相流各种流动参数的精确测量与实时监测都关系到生产过程的稳定运行以及产品质量的高低。由于气固两相流属于复杂流动体系,其流动参数的检测方法一直以来都是一项亟待解决的技术难题。电容层析成像技术以其非接触及可视化等优点成为目前两相流参数检测方法的研究热点。本文选择电容层析成像技术作为切入点进行了以下研究:首先,文章对电容层析成像技术进行了系统的分析与研究,并且利用大型有限元分析软件ANSYS建立了二维、三维立体模型,方便快捷的得出了仿真电容值,相比较于利用MATLAB或者VC编程的方法获得电容值缩短了开发时间并降低了开发成本。其次,通过对应用于电容层析成像技术中的典型的八电极结构传感器进行深入的分 析与实验仿真,文章给出了此结构传感器的灵敏度分布,并且利用神 经网络对实验管道内部的物像分布进行了图像重建。结果表明,八电极电容传感器没有均匀的灵敏场分布以及较高的灵敏度,这给图像重建的精确度造成了一定的影响。最后,为了... 【英文摘要】With the development of science and technology, gas-solid two-phase flow systems are more and more widely applied in modern industrial and agricultural production. For
一、喷水量的计算（热平衡法） 参数查表： 144℃: ρ（烟气）＝0.86112Kg/m 3； C p(烟气)＝0.25808Kcal/Kg ·℃ 78℃: ρ（烟气）＝1.0259Kg/m 3； C p(烟气)＝0.25368Kcal/Kg ·℃ 144℃：C 灰＝0.19696Kcal/Kg ·℃ 78℃: C 灰＝0.19102Kcal/Kg ·℃；C 灰泥,石膏＝0.2Kcal/Kg ·℃ C Ca(OH)2＝0.246Kcal/Kg ·℃ 1．带入热量： Q 烟气， Q 灰，Q Ca(OH)2，Q 水 M 烟气 ＝ρ 烟气 ·V 烟＝510453.286112.0??510112.2?=（Kg/hr ） Q 烟气＝C P ·M ·t 5510489.7814410112.225808.0?=???=(Kcal/hr) M 灰253105694.4810453.2108.19?=???=-（Kg/hr ） Q 灰=C 灰?M 灰?t =52103775.1144105694.4819696.0?=???(Kcal /hr) Q Ca(OH)2=C Ca(OH)2?M ?20=20246.02)(??OH Ca M 当 Ca/S=1.3， SO 2浓度为3500mg/m 3时 Kg M OH Ca 244.151810743.185 .06410453.21035003532 )(=???????=-- ∴Q Ca(OH)2=76.746920244.1518246.0=??(Kcal/hr) Q 水=cmt=χχ20201=??(Kcal/hr) 其中χ为喷水量 2．带出热量：Q 灰3，Q 烟气，Q 灰2，Q 蒸汽，Q 散热 M 灰3=M Ca(OH)2=1518.244Kg ； Q 灰3=Q Ca(OH)2=7469.76(Kcal/hr) Q 烟气＝cmt=551079.417810112.225368.0?=???(Kcal/hr)； Q 灰2＝264.7576810785694.482.02=???(Kcal/hr) Q 蒸汽＝630.5χ（Kcal/Kg ） 热损失以3％计： Q 散＝（Q 烟气+Q 灰） 03.0?03.0)103775.110489.78(55??+?= 3．系统热平衡计算： Q in =Q out ，即： 03 .0)103775.110489.78(5.630264.757681079.4176.74692076.7469103775.110489.785 5 5 55??+?+++?+=++?+?χχ ∴χ=5.72(t/hr)
上海理工大学学报 第32卷 第4期J.University of Shanghai for Science and Technology Vol.32 No.4 2010 文章编号:1007-6735(2010)04-0333-07 收稿日期:2009-11-02 基金项目:上海市浦江人才计划资助项目(07pj14072);上海市重点学科建设资助项目(J50501) 作者简介:晁东海(1985-),男,硕士研究生. E ma il:x yguo@https://www.doczj.com/doc/8211259084.html, 大颗粒气固流化床内两相流动的CFD 模拟 晁东海, 郭雪岩 (上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093) 摘要:采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow 模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.关键词:流化床;欧拉双流体模型;并行计算;大颗粒中图分类号:TQ 051.13 文献标志码:A CFD simulation on two phase flow in gas solid fluidized beds with coarse granules CH AO Dong hai, GUO Xue yan (School of En er gy an d Pow er En gin eering ,Un iversit y of S han ghai for S cience and Technology ,Shanghai 200093,Chin a ) Abstract:Eulerian pseudo fluid model combined with the granule kinetics model,by integrating them in a CFD code(Fluent 6.3)was used to numerically simulate the gas solid flow patterns in fluidized beds of coarse granules.Different conditions including particle density,distributor types and drag models were taken into account for paramter study.The dependance of characteristics of fluidization and flow patterns,as well as the influences of phase fraction distribution,instantaneous pressure,radial particle velocity,expansion ratio and axial voidage distribution,on the parameters were thoroughly investigated.Simulation results show that two phase flow characteristics in the bed with a concave distributor is rather different from that in the bed with a flat distributor.For ex ample,bubbles will occur so oner and more particles move laterally in the concave distributor bed.It is also found that for larger solid gas density ratio,particle velocity profile near the wall becomes much flatter in the concave distributor bed.A comparison among the Syamlal O Brien,Gidaspow and Arastoopour models illustrates that the predicted axial voidage distributions and pressure drops by the three models are very different.Numerical prediction based on all the three drag models un derestimates the bed expansion ratio,comparing with the published experimental correlation.It can be concluded that numerical results based on Gidaspow drag model are of the least deviation in the
实验四 气固流化床反应器的流化特性测定 一、 实验目的 1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过 程的感性认识。 2. 了解和掌握临界流化速度U mf 和起始鼓泡速度U mb 的测量原理、方法和步骤，明确 细粒子流化床的基本特性。 3. 通过对U mf 和U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度 的区别。 二、实验原理 1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0之间的关系能够很好地描述床层的流化过程。 如图1所示：气体自下向上流过床层。当气速很小时，气体通过床层的压力降△P 与空床速度U 0在对数坐标图上呈直线关系（图1中的AB 段）；当气速逐渐增大到△P 大致等于单位面积的重量时，△P 达到一极值（图1中P 点）；流速继续增大时，△P 略有降低；此后床层压力降△P 基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低，开始时与前一样△P 基本不变，直到D 点以后，△P 则随流速的降低而降低，不再出现△P 的极大值，最后，固体粒子又互相接触，而成静止的固定床。 2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图2所示）。因此，可以设想，如果床层中 图1 △P ～ U 关系 log U l o g △P
1 2 3 4 6 5 t (sec) 260 270 280 290 300 H T H D H D 图2 H T ～ t 关系 没有气泡，则床层一开始就随时间等速下降，所以，将上述崩溃曲线中的等速部分外推到t=0处时的床层高度，即为浓相床层的高度H D 。这样，只要重复上述过程，多做几条崩溃曲线，总可以找到一条曲线，这条曲线正好无气泡逸出段，开始就是等速下降的起点。与此相应的气速即为起始鼓泡速度U mb 。 根据△P 的情况，还可以了解床内的动态，如沟流和节涌等等。 三、实验装置与流程 如图3所示：本实验所用的流化床为 100×4mm 的有机玻璃制成的。床体上装有扩大管和过滤装置，以回收稀相段的微细粒子。气体分布板为多孔筛板，开孔率为1%。 图3 实验装置
循环流化床半干法脱硫工艺流化床的建立及稳床措施浙江洁达环保工程有限公司吴国勋、余绍华、傅伟根、杨锋 【摘要】 循环流化床半干法脱硫工艺技术要求高，建立和稳定流化床是两个关键点，只有做好恰当的流化床设计和配置合理的输送设备，才可保证脱硫系统的稳定高效运行。 【关键词】 循环流化床半干法脱硫床体 1、简介 循环流化床脱硫工艺技术是较为先进的运用广泛的烟气脱硫技术。该法以循环流化床原理为基础，主要采用干态的消石灰粉作为吸收剂，通过吸收剂的多次再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，以达到高效脱硫的目的，其脱硫效率可根据业主要求从60%到95%。该法主要应用于电站锅炉烟气脱硫，已运行的单塔处理烟气量可适用于6MW～300MW机组锅炉，是目前干法、半干法等类脱硫技术中单塔处理能力最大、在相对较低的Ca/S摩尔比下达到脱硫效率最高、脱硫综 合效益最优越的一种方法。 该工艺已经在世界上10多个国 家的20多个工程成功运用；最大业 绩项目烟气量达到了1000000Nm3/h， 最高脱硫率98%以上，烟尘排放浓度 30mg/Nm3以下，并有两炉一塔、三炉 一塔等多台锅炉合用一套脱硫设备 的业绩经验，有30余套布袋除尘器的业绩经验，特别是在奥地利Thesis热电厂300MW机组的应用，是迄今为止世界上干法处理烟气量最大的典范之作；在中国先后被用于210MW，300MW，50MW 燃煤机组的烟气脱硫。 但是很多循环流化床半干法脱硫项目由于未能建立稳定的床体，导致项目的失败，不能按原有计划完成节能减排的要求。因此很有必要在此讨论一下关于“循
环流化床半干法工艺流化床的建立及稳定措施”的相关问题。 2、循环流化床脱硫物理学理论 循环流化床脱硫塔内建立的流化床使脱硫灰颗粒之间发生激烈碰撞，使颗粒表面生成物的固形物外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反应，从而客观上起到了加快反应速度、干燥速度以及大幅度提高吸收剂利用率的作用。另外由于高浓度密相循环的形成，塔内传热、传质过程被强化，反应效率、反应速度都被大幅度提高，而且脱硫灰中含有大量未反应吸收剂，所以塔内实际钙硫比远远大于表观钙硫比。 而建立稳定的流化床，就需要有分布均匀的流场和一定高度的床料。可见该技术的重点是：1、建立稳定的流化床；2、建立连续循环的脱硫灰输送系统。而这两个基本项的控制技术就成为了整个脱硫项目成功与否的关键。 首先我们先来了解下循环流化床的动力学特性。 脱硫循环流化床充分利用了固体颗粒的流化特性，采用的气固流化状态为快速流态化(Fast Fluidization)。快速流态化现象即细颗粒在高气速下发生聚集并因而具有较高滑落速度的气固流动现象，相应的流化床称为循环流化床。 当向上运动的流体对固体颗粒产生的曳力等于颗粒重力时，床层开始流化。 如不考虑流体和颗粒与床壁之间的摩擦力，根据静力分析，可得出下式，并通过式(2-1a 、1b)可以预测颗粒的最小流化速度。 ()12 12 3221R c g d c c u d e r p r p f mf p mf -??? ? ????-+= μρρρ＝μ ρ (2-1a) ()2 3μρρρg d Ar r p r p -= (2-1b) 式中： c 1=33.7，c 2=0.0408 mf e R ——对应于mf u 的颗粒雷诺数； p ρ ——颗粒密度，kg/m 3； r ρ ——流体密度，kg/m 3；
第30卷第1期化学反应工程与工艺V ol 30, No 1 2014年2月 Chemical Reaction Engineering and Technology Feb. 2014 文章编号：1001—7631 ( 2014 ) 01—0091—06 循环流化床脱硫反应器气固两相流动模拟 李雨佳1,2，王雪1，朱廷钰1，魏耀东2，宋斗3 (1.中国科学院过程工程研究所湿法冶金与清洁生产技术国家工程实验室，北京 100190； 2.中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京 102249； 3.大唐峰峰发电厂，河北 056215) 摘要：为加深对循环流化床脱硫反应器的流动特性的认识，本研究采用双流体模型，耦合非均匀曳力模型和 颗粒动力学理论，使用非均匀的修正的Syamlal O'Brien曳力模型考虑颗粒团聚现象对气固流动的影响，对循 环流化床脱硫反应器中的流体力学特性进行了数值模拟。模拟得到的时均颗粒浓度和压降值与实验数据具有 较好的一致性，验证了模拟方法的可靠性。颗粒速度的时间序列和概率分布函数显示，在反应器壁面附近区 域均存在颗粒的向上、向下运动，在床层内颗粒总体上向上运动，同时还存在微观的内循环运动。模拟结果 为颗粒速度的径向非均一分布提供了合理的解释，较Gidaspow模型有更好的适用性。 关键词：脱硫反应器数值模拟双流体模型气固两相流曳力模型 中图分类号：TQ018 文献标识码：A 循环流化床脱硫反应器内部的气固两相流动状态直接影响着烟气脱硫反应的速率、选择性以及反应产物，因此气固两相流流场的研究一直是备受关注。若通过实验测量脱硫反应器流场中每一点的参数获得完整的流场分布过于复杂，而采用计算流体力学（CFD）模拟方法对各种结构参数条件下进行脱硫器反应器的流场计算，不仅可以节省大量的实验工作，得到全面的流场信息，而且可以对各种结构参数和流动参数进行优化。 许多研究者用标准双流体模型较好的模拟了Geldart B类和D类颗粒气固流态化的流体力学特性，但是采用双流体模型模拟Geldart A类颗粒体系的稠密鼓泡床或者湍流床时，床层膨胀被过高地估算，与实验数据不符[1,2]。其原因是采用双流体模型中的经典Gidaspow，Syamlal O'Brien等曳力模型[3,4]时，未考虑颗粒团聚效应的特征，导致模拟时的气固相间曳力值比实际流化时的曳力值大。基于颗粒团聚效应的考虑，一些研究者开始对双流体模型中涉及到经典曳力模型进行了不同方式的修正，成功模拟了Geldart A类颗粒气固两相流动。Mao等[5]在模拟时引入了系数C1考虑颗粒间的粘附作用，另还采用了尺度因子修正Wen&Yu曳力模型。Van Wachem等[6]通过对单颗粒受力平衡分析并考虑了颗粒间的相互作用力等因素，建立了一个综合的团聚模型来估算流化床内产生的颗粒团聚尺寸，其计算结果表明当颗粒团直径为原始的FCC催化剂颗粒直径的几倍。O'Brien等[7]在原有曳力模型的基础上，提出了修正的Syamlal O'Brien曳力模型。Wang等[8]认为网格尺寸和时间步长太大时忽略了介观尺度对本构方程的影响，提出了使用亚网格尺度对气固两相进行模拟。Yang等[9]在EMMS理论的基础上，提出了一种与结构相关的曳力模型，模拟了提升管中的气固流动特性。Wang[8]将能够模拟出颗粒团聚的曳力模型归纳为六类：经验关联法、尺度因子法、结构法、修正的Syamlal O'Brein曳力关联法、基收稿日期:2013-09-26; 修订日期: 2013-12-30。 作者简介: 李雨佳（1988—），男，硕士研究生；朱廷钰（1971—），男，研究员，通讯联系人。E-mail:tyzhu@https://www.doczj.com/doc/8211259084.html,。 基金项目: “十二五”国家863计划主题项目课题（2011AA060802，2012AA062501）。
半干法脱硫技术介绍 一、概述 循环流化床烟气脱硫工艺是八十年代末德国鲁奇(LURGI)公司开发的一种新的半干法脱硫工艺，这种工艺以循环流化床原理为基础以干态消石灰粉Ca（OH）2作为吸收剂，通过吸收剂的多次再循环，在脱硫塔内延长吸收剂与烟气的接触时间，以达到高效脱硫的目的，同时大大提高了吸收剂的利用率。通过化学反应，可有效除去烟气中的SO2、SO3、HF与HCL等酸性气体，脱硫终产物脱硫渣是一种自由流动的干粉混合物，无二次污染，同时还可以进一步综合利用。该工艺主要应用于电站锅炉烟气脱硫，单塔处理烟气量可适用于蒸发量75t/h～1025t/h之间的锅炉，SO2脱除率可达到90%～98%，是目前干法、半干法等类脱硫技术中单塔处理能力最大、脱硫综合效益最优越的一种方法。 二、CFB半干法脱硫系统工艺原理 Ca（OH）2+ SO2= CaSO3 + H2O Ca（OH）2+ 2HF= CaF2 +2H2O Ca（OH）2+ SO3= CaSO4 + H2O Ca（OH）2+ 2HCl= CaCl2 + 2H2O CaSO3+ 1/2O2= CaSO4 三、流程图 四、CFB半干法脱硫工艺系统组成 1. 脱硫剂制备系统 2. 脱硫塔系统 3. 除尘器系统 4. 工艺水系统 5. 烟气系统
6. 脱硫灰再循环系统 7. 脱硫灰外排系统 8. 电控系统 五、CFB半干法脱硫工艺技术特点 1. 脱硫塔内烟气和脱硫剂反应充分，停留时间长，脱硫剂循环利用率高； 2. 脱硫塔内无转动部件和易损件，整个装置免维护； 3. 脱硫剂和脱硫渣均为干态，系统设备不会产生粘结、堵塞和腐蚀等现象； 4. 燃烧煤种变化时，无需增加任何设备，仅增加脱硫剂就可满足脱硫效率； 5. 在保证SO2脱除率高的同时，脱硫后烟气露点低，设备和烟道无需做任何防腐措施； 6. 脱硫系统适应锅炉负荷变化范围广，可达锅炉负荷的30%～110%； 7. 脱硫系统简单，装置占地面积小； 8. 脱硫系统能耗低、无废水排放； 9. 投资、运行及维护成本低。
大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟 摘要：采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法，数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动，考察了大颗粒流化床流化和流动特点，颗粒体积分率分布，床层压力瞬时变化，床层碰撞比，以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律．研究结果表明，与直型布风板流化床比较，凹型布风板流化床内的气泡产生快，颗粒横向运动能力强；随着颗粒密度的增大，其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快；比较3种曳力模型，发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异，且与床层膨胀比实验关联式相比，3种模型预测的值比实验关联式要大一些．通过研究，3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟． 关键词：流化床；欧拉双流体模型；并行计算；大颗粒 近年来，随着流态化技术的发展，大颗粒流化床在煤粉流态化燃烧和水泥熟料流态化煅烧等领域的应用也越来越广泛．由于流化床内两相流动情况复杂，使得人们对气固两相间的作用、固相应力本构方程的建立、两相湍流的认识以及多种因素的相对控制和协调的理解等变得很困难[】]．实际上大多数流化床反应器都是根据经验设计的，大颗粒流化床的设计更是如此．文献[2]在研究颗粒的粒度及颗粒的表观密度等对流化特性影响后，将颗粒分成了A(30～100 tma)、B(100～600 tLm)、C(一般情况下粒度小于20 tLm)、D(600 Fm以上)4类_3]．依据此分类，粒度在600肿以上的颗粒称为过粗颗粒．然而由于颗粒的
表观密度与气体密度之差不同，本文所用颗粒直径为855 可能为B类(鼓泡颗粒)，也有可能为D类(喷动用颗粒)．其中，D类颗粒流化时极易产生大气泡或节涌，使实验难以操作，然而数值模拟可以克服这一困难，而且D类颗粒粒度在1．5 rain以下时，是完全 可以流化的[3]．文献[4]用粒径为3 mm的颗粒进行了模拟与实验，研究了气体进口速度和温度对床内含湿量、颗粒温度等的影响，得出模拟与实验的结果大体是一致的．文献[5]研究了表观气速、床内有无管道及布风方式对大颗粒流动的影响．模拟和试验的结果都表明，布风方式对颗粒体积分率及速度径向分布有着很大的影响，而且不论有无管道，某些布风方式都有助于气固形成环核流动结构．文献[6]通过改变颗粒粒径(从o．25 mm到1 mm)、密度、进口气速等参数后进行了模拟，结果表明：颗粒的粒径和进口气速对颗粒滑移速度的影响较大；合适的进口气速对减少能 耗起着很重要的作用．本文借助CFD软件FLUENT对大颗粒气固流化床进行了模拟计算．对比并分析了不同密度颗粒、曳力模型及布风装置对流化床流动特性的影响．有些曳力模型采用皿F(用户自定义函数)实现．通过这些研究，从数值计算的角度揭示出了一些大颗粒的流化及流动特性． 1 控制方程及曳力系数模型 1．1 流体控制方程 由于气固间没有质量交换，且升力、附加质量力等对流化床的影响很小，故气固两相流动所遵循的连续方程和动量方程可以简化成如下形
气固两相湍流模型的分类 对两相流的研究有两种不同的观点：一是把流体作为连续介质，在欧拉坐标系内加以描述，而把颗粒群作为离散体系，在拉氏坐标系内加以描述；而另一是除了把流体作为连续介质外，还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体，两相在空间共存和互相渗透，两相都在欧拉坐标系内加以描述。不同观点描述两相流所得数学模型也不同，目前常用的模拟模型有：单流体模型（无滑移模型）、小滑移模型、双流体模型（多流体模型或滑移－扩散的多连续介质模型）、颗粒轨道模型。 单流体模型 把单相流体力学概念直接推广到两相流中，把含有颗粒群流体看成一个单一的流体，提出了一种模拟气粒两相流动简化模型，即单流体模型或无滑移模型。与单相流体流动方程相比，单流体模型仅增加了几个颗粒相连续方程（类似于气相组分扩散方程），并在气相方程中增加了颗粒源项，因此该模型相当简单。该模型的主要优点是处理方法简单，计算方便。其缺点是未考虑颗粒相及气相之间的阻力作用（即假设气体与颗粒之间无速度和温度滑移），以及认为颗粒扩散系数和气体扩散系数相等，与实际的气固两相流动情况差异很大，故目前应用的较少。 小滑移模型 小滑移模型则是在单流体模型的基础上发展的，在此模型中，或者颗粒相对流体流动的影响被认为是小扰动，或者该影响被完全忽略。模型中假设颗粒的运动单纯由流体流动引起，流体与颗粒的速度滑移相对于平均流动来说是小量，这一滑移是颗粒扩散的结果。它考虑了颗粒的滑移并涉及了颗粒和气相间因滑移而引起的阻力，从而增加了颗粒群的动量方程，但求解典型程序仍与无滑移模型相同。其优点是考虑了颗粒的湍流扩散、湍流粘性以及滑移引起的阻力，相对接近于实际情况。 双流体模型 该模型的出发点是把颗粒群和气体都作为连续介质，两者相互渗透组成双流体或多流体系统，在欧拉坐标系下考察气粒两相流动，即欧拉—欧拉模拟湍流两相流动。近年来双流体模型已用于模拟一维非定常水汽两相流、炮膛内非定常二维湍流气粒两相流、气粒两相射流、有蒸发的液雾气体射流、闭式同轴射流中气体液雾流动与燃烧、带有或不带高速射流的突扩燃烧室中二维及三维湍流回流气粒两相流动和燃烧、四角喷燃炉中三维湍流旋流回流气粒两相流动和流化床中二维气化过程等。 颗粒轨道模型 颗粒轨道模型可分为：颗粒群轨道模型和随机轨道模型。前者假设不存在颗粒扩散，而后者利用Monte-Carlo法计算，考虑了颗粒扩散。 颗粒轨道模型的主要优点是计算工作量小，对有蒸发、挥发和异相反应的颗粒相复杂经历时，能较好的追踪颗粒的运动，颗粒相用拉格朗日处理数值计算也不会产生伪扩散。其缺点是对颗粒湍流扩散缺乏较好的处理方法，不能全面模拟颗粒的紊流扩散过程，而且计算所得到的拉氏
第２３卷第ｌ期 ２００９年２月高校化学工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｈｉｎｅｓｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｉｅｓＮｏ．１、，ｂＩ．２３Ｆｅｂ．２００９ 文章编号：１００３－９０１５（２００９）０１－００４５－０６ 基于枝条形分布器的气固流化床固体浓度分布的冷模研究 蔡进１，李涛１，孙启文２，应卫勇１，房鼎业１ （１．华东理工大学化学工程联合国家重点实验室大型工业反应器工程教育部工程中心，上海２００２３７； ２．上海兖矿能源科技研发有限公司，上海２０１２０３） 摘要：实验在内径Ｏ．２８４ｍ、高度６．０００ｈｉｍ的气固流化床冷模装置中进行，采用ＰＣ６Ｄ型光纤粉体浓度测试仪来检 测固体浓度。实验系统由有机玻璃简体、气体分布器、气体缓冲罐、冷冻干燥机、流量计、光纤测试仪和旋风分离器 组成。使用开孔率均为０．５＇／０的枝条形气体分布器，以直径为１５４ｘ１０“一１８０×１０“ｍ、密度为２５５０ｋｇ?ｍ。的砂子为固体 颗粒，压缩空气为流化气体，在静床高为０．“１．５ｍ，表观气速为Ｏ．３～０．６ｍ?ｓ。的情况下，考察了时均固体浓度在空间 的分布。实验结果表明，表观气速的增加会使密相区的固体浓度减小。静床高较小（Ｏ．６ｍ和０．９ｍ）时，床层密相区的 固体浓度的分布比较简单，随着径向位置的增加而增加，随着轴向位置的增加而减少。静床高较大（１．２ｍ和１．５ｍ）时， 床层密相区的固体浓度的分布比较复杂：径向仍然呈现中心稀边擘浓的规律；从轴向来看，整体上满足下浓上稀的分 布，但是中问存在波动，床层高度Ｈ＝Ｏ．４＾Ｄ．８ｍ区域固含率的等值线近似为椭圆。实验结果能够为工业流化床反应器 优化设计提供基础数据。 关键词：固体浓度；气固流化床；分布器；静床高 中国分类号：ＴＱ０５１．１３文献标识码：Ａ ＳｏｌｉｄＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎａＧａｓ－ｓｏｌｉｄＦｌｕｉｄｉｚｅｄＢｅｄＢａｓｅｄｏｎａＢｒａｎｃｈｅｄＰｉｐｅＤｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ ＣＡＩＪｉｎｌ，ＬＩＴａ０１，ＳＵＮＱｉ－ｗｅｎ２，ＹＩＮＧＷｅｉ．Ｙｏｎ９１，ＦＡＮＧＤｉｎｇ．Ｙｅｌ
循环流化床半干法脱硫降低运行成本探讨 摘要本文通过对活性灰与脱硫灰混合制浆的实验叙述，并对实验结果进行分析，阐述了活性灰与脱硫灰混合制浆的可行性与经济性。 关键字循环硫化床；脱硫；活性灰；脱硫灰；混合制浆 The Running cost reducing of Circulating Fluid Bed-flue Gas Desulfurization YANG JianMingMA LiMin Panzhihua Steel City Groap Cooperation Branch Office617023 Abstract Throng the mixed pulping expriment of activated carbon and FGD residues，and analyzinng the expriment results，the article expatiates the feasibility and affordability of mixed pulping expriment of activated carbon and FGD residues. Keywords circulating fluidbed;desulfurization;activated carbon;FGD residues; mixed pulping 0 引言 环境保护在当下既是建设和谐社会的一项理念和政策，又是建设可持续发展的一项制度和技术，已广受世人关注[1]。近年来我国SO2排放量逐年上升，已成为制约经济和社会发展的重要因素。而烟气脱硫是控制SO2排放最有效的手段[2]。循环流化床烟气脱硫采用脱硫、除尘一体化工艺，具有系统简单、造价低、维护费用低、脱硫效率高等优点，是我国应用最多的半干法脱硫技术。攀钢钒有限公司烧结机脱硫系统也是采用此技术进行脱硫，工艺流程如图1。 图1 脱硫工艺流程图 烟气通过脱硫塔底部的文丘里管的加速，进入循环流化床，物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，不断反应后的脱硫产物和未反应的脱硫剂，经旋风分离器回收装置回收，返回脱硫塔内继续循环利用。脱硫后的烟气经布袋除尘器净化后排出大气。
B o l 实验四 气固流化床反应器的流化特性测定 一、实验目的 1. 观察了解气固流化床反应器中不同气速下固体粒子的流化状况，建立起对流态化过 程的感性认识。 2. 了解和掌握临界流化速度 U mf 和起始鼓泡速度 U mb 的测量原理、方法和步骤，明确 细粒子流化床的基本特性。 3. 通过对 U mf 和 U mb 的测定，进一步理解两相理论以及临界流化速度与起始鼓泡速度 的区别。 二、实验原理 △ 1．在气固流化床反应器中，气体通过床层的压力降 P 与空床速度 U 0 之间的关系能够 很好地描述床层的流化过程。 如图 1 所示：气体自下向上流过床层。当气速很小时，气体通过床层的压力降 △P 与空 床速度 U 0 在对数坐标图上呈直线关系（图 1 中的 AB 段）；当气速逐渐增大到 △P 大致等于 单位面积的重量时， △P 达到一极值（图 1 中 P 点）；流速继续增大时， △ P 略有降低；此 后床层压力降 △P 基本不随流速而变。此时将流速慢慢降低，开始时与前一样 △ P 基本不变， 直到 D 点以后， △P 则随流速的降低而降低，不再出现 △P 的极大值，最后，固体粒子又互 相接触，而成静止的固定床。 2．在一正常速度下，处于正常流化的流化床，如果突然关闭气源，则由于床层中有气 泡存在，以气泡形式存在的气体首先迅速逸出床层，床层高度迅速下降；而后是浓相中的气 体逸出，床层等速下降；最后是粒子的重量将粒子间的部分气体挤出，床层高度变化很小。 由此可得其床层高度随时间变化的崩溃曲线（如图 2 所示）。因此，可以设想，如果床层中 △P g A P log U 图 1 △P ～ U 关系 1 / 4 D
循环流化床半干法脱硫灰的综合利用现状 及展望 摘要：随着钢厂和燃煤电厂的大规模建设，控制钢厂及电厂SO2的排放已成为降低我国SO2排放总量的重要措施，随之而产生的大量脱硫灰的综合利用亦成为亟待解决的问题。本文介绍了脱硫灰的形成及其特性，并对目前国内外循环流化床烧结脱硫灰及电厂脱硫灰的利用现状进行分析，提出了烧结脱硫灰可用作制备生态型胶凝材料及水泥缓凝剂的全新利用方式，从而实现脱硫灰变废为宝。 关键词：循环流化床烧结烟气脱硫灰综合利用. 钢铁行业和燃煤电厂是国家重要的基础产业，又是高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。随着近两年钢铁行业和燃煤电厂的大规模建设，烟气脱硫对环保提出了新的挑战。钢铁生产及燃煤电厂在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石，同时排放大量的空气污染物如SO2等，其中钢铁企业排放的SO2中50%-70%来自烧结工序。采用循环流化床烟气脱硫技术，因具有占地面积小、无二次污染而具有广阔的市场前景，但在脱硫过程中产生了大量的脱硫灰。目前国内外只有少部分脱硫灰得到初级利用，绝大部分被抛弃，如果不加以合理利用将会造成二次污染并占用土地，因而脱硫灰的综合利用制约了循环流化床烟气脱硫技术的推广。本文综述烧结烟气来源及特点、循环流化床烟气脱硫技术的特点及钢厂、电厂脱硫灰在建材等方面的综合利用途径。 1 烧结烟气来源及特点 1.1 烧结烟气的来源及SO2的排放. 近些年随着我国工业的发展，钢铁工业迅速崛起，除了钢产量剧增，SO2的产量也大增。2006年我国SO2排放总量为2588.8万吨，超过“十五”规划总量控制目标（1800万吨）788.8万吨，没有实现“十五”规划要求的SO2减排10%的目标。“十一五”期间，减排SO2成为我国环境保护的重点。目前，我国钢铁企业SO2排放量仅次于电力、煤气、热水的生产供应业和化工原料及化学制品制造业，居第3位[1]。在烧结生产过程中产生的大气污染物有工业粉尘、烟尘、SOx等，工业粉尘主要来自原(燃)料系统的破碎筛分、混合料系统的配料烧结、成品系统的整粒筛分及运输过程。烟尘主要来自烧结机的烧结过程及冷却机的冷却过程。SOx 主要来自烧结机头烟气，主要是铁矿石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有机硫、FeS2或FeS)与氧反应产生的。 1.2 烧结烟气的特点 烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。它与其他环境含尘气体有着明显的区别，其主要特点是[2,3]：（1）烟气量大，每生产1t烧结矿大约产生4000~6000m3烟气。 （2）烟气温度较高，随工艺操作状况的变化，烟气温度一般在150℃上下。（3）烟气挟带粉尘多。钢铁冶炼过程中排放的多为氧化铁烟尘，其粒度小、吸附力强。 （4）含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以含尘烟气的含湿量较大，按体积比计算，水分含量在10%左右。（5）含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程，均将产生一定
第３５卷第３期２００７年６月燃料化学学报Ｊ伽釉ａｌ０ｆＦｕｅｌＣｈ啪ｉ蚰了ａｎｄＲ譬ｈｎｏｌｏｇｙＶ０１．３５Ｎ０．３Ｊｕｎ．２００ｒ７文章编号：０２５３－２加９（２００ｒ７）０３ＪＤ３５４ＪＤ５ 气固流化床内射流特性的研究 ’王其成１，裴培１，张（１中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京锴１，ＢｍｎｄａｎｉＳｔｅ最ｍ０２ １０２２４９；２伦敦大学学院化工系。英国伦敦，ｗｃｌＥ７ＪＥ） 摘要：采用Ｂ瑚皿ｄａＩｌｉ等的数学模型模拟了中心射流宽度为０．０１ｍ的二维气固流化床（高１．６ｍ、宽ｏ．３ｍ）内鼓泡和射流的瞬态及时均流体动力学特性。一种典型的ＧｅｌｄａｒｔＢ颗粒一一砂子（粒径为５００唧、密度为２６印ｋ∥ｏ）作为研究的模拟物料。瞬态结果表明，床内射流产生和发展、射流崩塌后所形成气泡尺寸以及全床内的气体速度场和空隙率均存在明显的非对称性，但是由压力信号功率谱密度得到的时均压力特性则有较好的对称性。因此，对于商业化稳定运转的射流床，可以用半床模拟结果近似解释整床特性；然而，在考察射流床的瞬态特性时，半床模拟结果与整床结果存在明显偏差。 关键词：气固流化床；一个新模型；射流特性；对称性 中图分类号：础１８文献标识码：Ａ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｊｅｔｔｉｌｌｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎａｇａｓ．ｓ０１ｉｄｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ ＷＡＮＧＱｉ—ｃｈｅｎ９１，ＰＥＩＰｅｉｌ，ＺＨＡＮＧＫａｉｌ，Ｂ＆气ＮＤ舢虹ＳｔｅｆａＩｌ０２ （１．鼢把硒，ｋ的ｍ幻砂矿胁ｄｗＤｆ２ＰｒＤ卯船螈，。劬ｉＭＤ，心舳跆啪（占Ｐ彬甥），曰Ｐ玎嘲１０２２４９，吼妇； ２．Ｄｅｐｎｒｔ凇ｍ对ＣｈｅｍｉｃａｔＥｎｇ｛ｎｅｅｎｎｇ，Ｕ咖ｅｒｓ啦Ｃｏｔｌｅｇｅｂｎｄｏｎ．ｂ托ｄｏｎｏｗｃ、Ｅ１Ｊ功，ＵＫ．） Ａ．ｂｓ缸ａｃｔ：Ｊｅｔｔｉｎｇｃｈａｒａｃ觚ｓｔｉｃｓ，ｉ．ｅ．，ｊｅｔｆｂｎｎａｔｉｏｎ，ｊｅｔｄｅＶｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｂｕｂｂｌｅｓｉｚｅ，仃飙ｓｉｅｎｔｇａｓＶｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄ，廿ａｎｓｉｅｎｔｖｏｉｄａｇｅａｒＩｄｓｐｅｃ仃ａｌｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉ哆ｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｇｎａｌｓ，ｈａＶｅｂｅｅｎｉｎＶｅｓｔｉｇ如ｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｉＩｌａｇａＳ—ｓｏｌｉｄｎｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｂｙｕｓｉｎｇａｎｅｗ埘【ｏｄｅｌｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙＢｒａＩｌｄａｎｉ锄１ｄＺｈａｎｇ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃａｒ矗ｅｄｏｕｔｆｂｆａｔ、Ⅳｏ?ｄｉｍｅｎ—ｓｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｏｆｓｉｚｅ１．６ｍ×０．３ｍｅｑｕｉｐｐｅｄｗ砒ｌａｊｅｔ．ｏｆ０．０１ｍｗｉｄｍｉｎⅡｌｅｃｅｎｎ锄ｂｏｔｔｏｍｏｆｍｅｂｅｄ．ＳａｎｄｂｅｌｏｎｇｉｎｇｔｏＧｅｌｄａｎＢＧｒｏｕｐｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｓｏｌｉｄｍ删ａｌ，ｗｈｏｓｅｄｉ锄ｅｔｅｒａＩｌｄｄｅｎｓｉ锣抛．ｅ５００衄ａｎｄ ２６６０ｋ∥ｍ’。化ｓｐｃ圮ｔｉｖｅｌｙ．Ｔ啪ｓｉｅｎｔｒｅｓｕｌｔＳｓｈｏｗｍａｔｔｔｌｅｒｅｅｘｉｓｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙａｘｉａｌ—ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｓｆｏｒｍｅｊｅｔａｂｏｖｅｍｅｎｏｚｚＩｅ，ｔｈｅｂｕｂｂｌｅｍｅｒｍｅｊｅｔｃｏｌｌａｐｓｅ硒ｗｅⅡａｓｍｅｇ嬲Ｖｅｌｏｃ时ｆｉｅｌｄａ１１ｄｔＩｌｅｖｏｉｄａｇｅｐｒ０］ｆｉｌｅｉｎｍｅｗｈｏｌｅｂｅｄ．Ｔｈｅｓｐｅｃ仃ａ１ｐｏｗｅｒｄｅｎｓｉｔｙ０ｆｐｒｅｓｓｌⅡｅｓｉｇｎａｌｓ，ｈｏｗｅＶｅｒ，ｋｅｅｐｓａ１Ｉｎｏｓｔｅｑｕａｌａｔｔｌｌｅａ）【ｉｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｏｓｉｔ．０ｎｓｉｎｍｅｉｅｔｔｉｎｇｎｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓｍｅｎ缸ｏｎｅｄａｂｏｖｅｉｍｐｌｙｍａｔｍｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｉｎ协ｅｈａｌｆ．ｂｅｄｃ觚ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｍｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉＩｌⅡ１ｅｗｈｏｌｅｊｅｔｔｉｎｇｎｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄｆｂｒａｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｉＩｌｍｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｃｅｓＳ．Ｉｔｉｓｏ＿ｂｖｉｏｕｓｌｙｄｉｆ艳ｒ翰ｔｂｅ柳ｅｅｎｍｅ锄ｎｓｉｅｎｔｃｈａｒａｃｔｅｆｉｓｔｉｃｓｉｎ廿ｌｅｈａｌｆｂｅｄａｎｄｔｌｌｏｓｅｉｎｍｅｗｈｏｌｅｂｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇ嬲一ｓｏｌｉｄｎｕｉｄｉｚｃｄｂｅｄ；ａｎｅｗｍｏｄｅｌ；ｊｅ仕ｉｎｇｃｈ啪ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ａ）【ｉｓｙ咖ｎｅｔｒｉｃｂｅｈａＶｉｏｒ 气固流化床已被广泛应用于煤和生物质等固体含碳物质的气化过程¨ｑＪ，其中以ｗｅｓｔｉｎｇｌｌｏｕｓｅ、ｕ—Ｇａｓ或灰熔聚法为代表的粉煤气化技术已经完成了中试，进入工业化实验阶段呤】。由于气固两相流动结构的不均匀性和流域的多态性，使得该类反应器的放大仍然采用传统的逐级经验法，这种方法不但耗费大量的人力和物力，而且产业化周期较长。随着数值计算方法和计算机软硬件技术的不断发展，以计算流体动力学（ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｎｕｉｄ啦ｎ锄ｉｃｓ，ｃＦＤ）模型为工具来剖析流化床内复杂的多相流体系，已成为当今研究者和使用者的共识”’６０。ｃＦＤ的应用不仅可以缩短产品的开发周期，而且可以通过优化已有过程来提高能量利用效率。ｗａｃｈｅｍ等【７】曾评述到，基于双流体理论的ＣＦＤ模型是目前研究操作参数、放大和设计流化床的唯一可行方法。从２０世纪８０年代开始，一些研究者【Ｂ。们曾对射流床内流体动力学及其相关的射流和气泡特性进行大量的研究，由于受当时计算机容量和计算速度的限制，上述研究都是对射流床的一半进行模拟，然后通过对称方法拓展到整个流化床；近年来，随着计算机技术和商业化软件的发展，赵涛等…采用欧拉一欧拉方法模拟了内径为Ｏ．３ｍ射流床内空隙率的分布特征及不同喷嘴仰角对床内空隙率分布的影响。这些应用基础研究对流化床粉煤气化炉的放大、设计及其商业化操作提供了有力的技术支撑。但是基于双流体理论的欧拉一欧拉模型收稿日期：２００６埘－ｌｌ；修回日期：２００ｒ７旬ｌ也。 基金项目：国家自然科学基金（２０４７６０５７）；中国石油天然气集团公司联合资助（２０４９０２００）。 联系作者：张锴，１Ｉｅｌ：０１０名９ｒ７３３９３９；Ｅ一Ⅻｍ：ｋａｉ矗ａｎｇ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎ。作者简介：王其成（１９ｒ７３．），男，黑龙江富裕人，博士研究生，化工过程机械专业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗ缸砰ｃｈｅｎ９１９７３＠１２６．∞ｍ。万方数据