煤氣化工藝可以實(shí)現(xiàn)煤的清潔高效利用,在能源領(lǐng)域具有十分重要的地位,流化床作為眾多種類的煤氣化裝置之一,由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作容易,處理溫度適宜,煤種適應(yīng)性強(qiáng)的諸多優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛的應(yīng)用。雙流化床氣化技術(shù)是在流化床基礎(chǔ)上的延伸和改進(jìn),將燃燒和氣化過(guò)程分別在兩個(gè)不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,可以實(shí)現(xiàn)燃料的梯級(jí)利用及提高合成氣的品質(zhì)。雙流化床有很多種分類,其中循環(huán)流化床作為燃燒器,鼓泡床作為氣化器的雙流化床,由于有良好的產(chǎn)熱傳質(zhì)效果以及高的氣化效率,而得到工程界和學(xué)者們的廣泛關(guān)注。同樣相比于單一流化床,雙流化床內(nèi)的氣固流動(dòng)特征更為復(fù)雜,為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和對(duì)過(guò)程進(jìn)行有效的調(diào)控,需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜的氣固流動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量和機(jī)理研究。過(guò)程層析成像技術(shù),作為一種可視化技術(shù),具有非侵入、能夠提供實(shí)時(shí)測(cè)量結(jié)果的優(yōu)點(diǎn),可以與傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量技術(shù)相結(jié)合,對(duì)流化床進(jìn)行過(guò)程監(jiān)控。本文結(jié)合電容層析成像（ECT）技術(shù)和壓力測(cè)量手段研究雙流化床內(nèi)的氣固流動(dòng)。搭建了一套帶有上下U閥、氣化器為鼓泡床、燃燒器為循環(huán)流化床的實(shí)驗(yàn)室尺度雙流化床。在提升管底部、鼓泡床底部以及下U閥返料室分別布置了ECT傳感器,同時(shí),在全循環(huán)回路上布置了12... 

【文章來(lái)源】： 羅占 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)

【文章頁(yè)數(shù)】：96 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Winkler流化床的概念圖[82]

冷態(tài)雙流化床氣固流動(dòng)電容層析成像測(cè)量及CPFD數(shù)值模擬研究4只有熱量的交換，這樣的好處是氣化產(chǎn)物和燃燒產(chǎn)物不會(huì)相互混合，而且不會(huì)增加操作難度，這種方案也被學(xué)者稱為間接式雙流化床，這類方案的缺點(diǎn)是，在氣化器內(nèi)部布置的大量熱管等導(dǎo)熱設(shè)備，會(huì)破壞原本的流化床狀態(tài)，而且熱管容易被粘附，由此降低傳熱效率；圖1.2間接雙流化床原理圖[82]Figure1.2TheprincipleofindirectlyconnectedDFBG第三種方案則是將兩個(gè)反應(yīng)器連接起來(lái)組成直接雙流化床，這種方案的好處是，兩個(gè)反應(yīng)器之間存在熱量和物質(zhì)的交換，不會(huì)破壞原本氣化器內(nèi)的流動(dòng)，這種方案能將氣化的三個(gè)步驟分開(kāi)在兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，其中一個(gè)反應(yīng)器為另一個(gè)提供熱量，這樣能提高燃料的利用率，另外也可以得到高熱值、高純度的氣化產(chǎn)物。在這三種方案中，第三種方案實(shí)際操作性高，在工程領(lǐng)域得到較好關(guān)注，是傳統(tǒng)意義上被公認(rèn)的雙流化床，這也是本研究的重點(diǎn)。在以下幾個(gè)部分，將進(jìn)一步總結(jié)雙流化床的分類，給出雙流化床的原理，總結(jié)雙流化床的研究現(xiàn)狀等方面的內(nèi)容。1.2.2雙流化床原理在本小節(jié)將給出以蒸汽為氣化劑的直接連接式雙流化床的工作原理（見(jiàn)圖1.3），此類雙流化床將熱解和氣化與燃燒分開(kāi)在氣化室與燃燒室內(nèi)進(jìn)行，兩個(gè)反應(yīng)區(qū)域之間則通過(guò)上下連接管連接，具體的工作原理如下：將煤粉（一般在0-8mm范圍）或經(jīng)過(guò)細(xì)化處理后的生物質(zhì)通入到氣化室，此時(shí)將過(guò)熱蒸汽通入到氣化室與煤粉或生物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)（裂解反應(yīng)或部分氣化），生成的合成氣流出氣化室進(jìn)入后續(xù)工藝，未反應(yīng)的燃料或氣化殘余物（焦炭、半焦）則隨著床料一起通過(guò)下連接進(jìn)去燃燒室進(jìn)一步與通入的空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)（一般在燃燒室需要通入輔助燃料），生成的燃燒氣進(jìn)入下一步工藝，被加熱的床料則再次進(jìn)?

第1章緒論5置非機(jī)械閥（L閥或U型閥）。此類雙流化床成功解決了單一流化床燃料反應(yīng)不充分燃料利用率不高的缺點(diǎn)，從而得到廣泛的關(guān)注。圖1.3直接接觸式雙流化床原理圖Figure1.3Theprincipleofdirect-connectedDFBG1.2.3雙流化床的分類根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)雙流化床可以有不同的分類，根據(jù)兩個(gè)反應(yīng)器之間是否有物質(zhì)的直接交換，可以分為直接接觸式雙流化床和間接式雙流化床，間接式雙流化床最大的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)反應(yīng)器之間相對(duì)獨(dú)立，從而降低了操作難度。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，導(dǎo)熱熱管需要深入到氣化室密相區(qū)，由于氣化室內(nèi)燃料顆粒的運(yùn)動(dòng)而受到磨損，甚至被焦油等粘附，從而降低導(dǎo)熱熱管的使用壽命，并降低傳熱效率。相對(duì)而言，直接接觸式雙流化床氣化室內(nèi)則是自然流化狀態(tài)，但是這類雙流化床的操作難度很大，這只要是因?yàn)樵趯?shí)際運(yùn)行時(shí)需要維持兩個(gè)區(qū)域內(nèi)正常流化，還要保證兩個(gè)區(qū)域之間的物質(zhì)與熱量的正常交換，在此基礎(chǔ)上追求較好的氣化效率。早上世紀(jì)初工程師和研究人員就開(kāi)始了這類雙流化床的研究，用于不同的氣化工藝，針對(duì)這類雙流化床還可以繼續(xù)進(jìn)行分類。1.2.3.1按反應(yīng)區(qū)域內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)劃分如1.1所述，根據(jù)直接接觸式雙流化床反應(yīng)區(qū)域內(nèi)氣固流態(tài)不同，可以有四種組合，如圖1.4所示。截止到目前，大部分的組合都已經(jīng)成功地應(yīng)用到雙流化床技術(shù)的設(shè)計(jì)。在1970s，美國(guó)就采用了圖（c）的組合方式，即氣化器和燃燒室均為高速氣力輸送器，設(shè)計(jì)了一套雙流化床用于FERCOSilvaGas工藝，采用的氣化材料主要是生活垃圾和生物質(zhì)。在這之后，日本的Ebara公司，將圖（b）的組合方式申請(qǐng)了專利，并設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的雙流化床。圖（d）的組合，氣化器為低速密相流化床，燃燒器為高速氣力輸送器，這種雙流化床在1992年之前，就已經(jīng)出現(xiàn)在專利內(nèi)，而在澳大利亞，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]氣液兩相流電容層析成像研究[D]. 梁士國(guó).中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所) 2018
[2]真三維ECT圖像重建技術(shù)研究[D]. 寧秀坤.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 2011
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本文編號(hào)：2989277