內(nèi)循環(huán)流化床冷渣器內(nèi)顆粒混合特性試驗研究.pdf

1、煤氣化是煤基替代燃料、煤基化學(xué)品、IGCC發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、煤制氫等工業(yè)過程的主要單元工藝。“十一五”期間，國家863計劃設(shè)立“以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)示范工程”重大項目，其中方向三為粉煤加壓密相輸運(yùn)床氣化技術(shù)，其中高壓高溫灰渣的連續(xù)排放和冷卻裝置（冷渣器）是該技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)。本文提出新型內(nèi)循環(huán)流化床灰渣冷卻器系統(tǒng)作為解決方案，并對內(nèi)循環(huán)流化床冷渣器內(nèi)的顆粒流動與混合特性，顆粒停留時間等進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究。 本文設(shè)計

2、搭建了內(nèi)循環(huán)流化床冷渣器流動顯示和熱顆粒示蹤劑模擬三維氣固混合冷態(tài)試驗裝置。試驗臺主體流化床采用有機(jī)玻璃制成，床內(nèi)布風(fēng)方式設(shè)計為傾斜布風(fēng)板與水平布風(fēng)板對接組合方式，采用兩風(fēng)室分別送風(fēng)，在傾斜布風(fēng)板上方形成低風(fēng)速區(qū)，水平布風(fēng)板上方形成高風(fēng)速區(qū)，從而實現(xiàn)非均勻布風(fēng)條件下的顆粒內(nèi)循環(huán)流動。在流化床內(nèi)部三維空間布置多個溫度測點(diǎn)，運(yùn)用編制的軟件采集、記錄熱顆粒示蹤劑在床內(nèi)擴(kuò)散與混合的試驗數(shù)據(jù)。 利用熱示蹤法研究了內(nèi)循環(huán)流化床冷渣器的顆粒混

3、合情況，根據(jù)溫度響應(yīng)曲線分析得出了示蹤劑顆粒的運(yùn)動軌跡，高風(fēng)速區(qū)的顆粒向上運(yùn)動，低風(fēng)速區(qū)的顆粒向下移動，形成了顆粒的循環(huán)流動。分析發(fā)現(xiàn)，除床內(nèi)整體的顆粒內(nèi)循環(huán)流動以外，還伴隨著局部內(nèi)循環(huán)、對流、擴(kuò)散等分過程。各種力形成的勢差是顆粒運(yùn)動的原因。 為了定量評價混合的質(zhì)量，引入混合指數(shù)M，并將它用于考察不同操作參數(shù)對顆粒混合過程的影響。結(jié)果表明：床層高度減小有助于內(nèi)循環(huán)流化床內(nèi)物料的混合；提高高風(fēng)速區(qū)的流化數(shù)，有助于床料的混合；提高低

4、風(fēng)速區(qū)的流化數(shù)，低風(fēng)速區(qū)顆粒間摩擦力減小，有助于顆粒運(yùn)動，但過高的流化數(shù)則會破壞整體內(nèi)循環(huán)；示蹤劑粒徑增大，導(dǎo)致偏析加劇，混合效果變差。 利用篩分法對顆粒的冷渣器內(nèi)停留時間分布（RTD）進(jìn)行了研究，分析了各因素對RTD的影響。在高速區(qū)流化數(shù)不變的情況下，隨著低速區(qū)流化數(shù)的增加，示蹤粒子的平均停留時間呈現(xiàn)先減小后增加的變化趨勢。在低速區(qū)流化床不變的情況下，隨著高速區(qū)流化數(shù)的增加，示蹤粒子的平均停留時間減小，內(nèi)循環(huán)流動增強(qiáng)。說明存在