本文研究一種耦合密相輸運床和流化床的雙床反應器,可應用于煤熱解-半焦氣化、煤熱解-半焦燃燒、內在碳捕集氣化-再生等多種低階煤高效梯級利用工藝。以石英砂為實驗物料,在密相輸運床單床冷態(tài)實驗裝置和基于密相輸運床的雙床冷態(tài)實驗裝置上,圍繞射流型J閥的返料特性和運行穩(wěn)定性能,流化床的可操作性能,雙U型分配閥的分配性能以及雙床氣固兩相流動特點等方面,開展了一系列研究,得出了以下結論:1.射流型J閥的性能探究實驗1)在相同的實驗操作條件下,射流型J閥的固相返料流率要比普通型J閥高41～80 kg/(m2·s)。實驗范圍內,射流型J閥的固相返料流率隨射流段流化風QB01流化數(shù)和豎直段流化風QB02流化數(shù)的增加,呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定的趨勢;2)在密相懸浮上升流型下,應用射流型J閥進行返料時,提升管、立管和J閥的壓降波動較普通型J閥稍大,但射流型J閥的壓降均值比普通型J閥低18%左右。應用射流型J閥進行返料時,從提升管稀相流態(tài)(Gs=111kg/(m2·s)到密相流態(tài)(Gs=494 kg/(m2·s)),提升管、立管和J閥的壓降時間序列的變異系數(shù)大幅降低;從穩(wěn)定向立管節(jié)涌流態(tài)轉變時,提升管和立管的壓降大幅向下偏移,固體循環(huán)流率降低76.5%,J閥的壓降偏移23.3%;2.流化床和雙U型分配閥的性能探究實驗1)流化床能夠在高固體循環(huán)流率的條件下,完成持續(xù)穩(wěn)定地物料循環(huán),其與Loop Seal能形成壓降“自平衡”狀態(tài);2)Loop Seal的固相返料流率與水平驅動風UD01、松動風UD02和豎直驅動風UD03的流化數(shù)呈現(xiàn)線性關系,UD01、UD02和UD03的流化數(shù)越大,Loop Seal的固相返料流率越大;3)雙U型分配閥的四路流化風對分配比例有調節(jié)作用:FM01和FM02促進物料向立管一側的分配,FM03和FM04促進物料向流化床一側的分配,促進作用都存在上限。3.雙床的氣固兩相流動實驗1)水平驅動風UD01、松動風UD02和豎直驅動風UD03對反應器內的物料高度和物料平均停留時間的影響特點具有一致性;2)要達到相同的物料平均停留時間,需要的UD01、UD02和UD03流化風量隨反應器內的流型變化而不同:移動床需要的流化風量最大,湍動流化床其次,鼓泡流化床最小。在較高的物料平均停留時間的范圍內,在移動床和鼓泡流化床的流型下,達到相同的物料平均停留時間,需要的UD01流化數(shù)最小,UD03次之,UD02最大,在湍動流化床的流型下,達到相同的物料平均停留時間,需要的UD03流化數(shù)最小,UD01次之,UD02最大;在較低的物料平均停留時間的范圍內,達到相同的物料平均停留時間,需要的UD01流化數(shù)最小,UD02次之,UD03最大。其中,豎直流化風UD03的調節(jié)作用范圍最小。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ530.2
【部分圖文】：

第１章緒論??第１章緒論??究背景??源和環(huán)境是當今世界所面臨的兩大嚴峻的現(xiàn)實問題。經濟的發(fā)展在很取決于動力供應的規(guī)模和可靠性。從２０１６年中國一次能源消費結構上界能源消費結構中占最大比重的還是含碳化石能源（石油、煤、天然未來相當長的一段時間內化石能源都將占據主導地位。??亢陽甿一??

ｐＬ??１．提升管；２．熱載體收集槽；３．螺旋式混合器；４．干餾反應器；５．旋風除塵器；６．冷凝回收系統(tǒng)；７．旋風除塵??器；８．余熱回收系統(tǒng)??圖１．２魯奇魯爾煤干餾工藝流程圖??Ｆｉｇ?１．２?Ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?Ｌｕｒｑｉ－Ｒｕｈｒｇａｓ?ｃｏａｌ?ｒｅｔｏｒｔｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ１２９１??此外，美國固體煤炭公司開發(fā)研宄的ＣＯ煤氣法［３Ｑ］，是一種耦合流化床和固??定床的雙床工藝。該技術工藝以褐煤為原料，采用蒸汽氣化，以燃燒后的高溫半??焦為氣化熱載體，采用三級流化床進行煤粉熱解處理，脫除揮發(fā)分，減少煤粉粘??結，回收煤焦油。煤氣熱值為３０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３，總熱效率為７９％。Ｃ０煤氣法工藝??的煤種適應性廣，燃料利用率高，但系統(tǒng)較為復雜，熱損嚴重。??曰本的Ｍｕｒａｋａｍｉ等提出了鼓泡床形式的氣化爐與輸運床形式的燃燒爐??耦合的雙流化床氣化技術，工藝流程如圖１．３所示。實驗結果表明，氣化半焦產??率約為２２％，原料中６０％的碳和９０％的氫都轉化為產品氣，產品氣質量約占原??料質量的７５％。此外

針對閥的研宄也相對較少。Ｊ閥的返料特點與其自身結構，充氣點的位置，??充氣量的大小，以及所處的溫度和壓力等因素有關。??周振起、沈祥智等［６１，６２］人研宄了?Ｊ閥的結構優(yōu)化設計，在如圖１．５所示的實??驗裝置上研宄了管徑、充氣口高度及轉彎弧長角度三個因素對返料的影響特點。??通過正交實驗和線性分析，得出了以下結論：Ｊ閥彎管截面積為立管截面積的０．６７??為最佳，彎曲半徑為１．２１倍的管內徑；充氣點最佳位置為轉彎切點處位置；Ｊ閥??設計時轉彎弧長最佳角度為４５°。??旋風分離器?＾??＾?Ｉ?Ｒ??立管Ａ?上??進料口?臧壓閥?ｂ?＾??＼?ＡＺＴｘＮ?Ｉ???返料斜管?囪??送Ｒ機?ＩＴｋ機??圖１．５實驗裝置系統(tǒng)圖（左）和Ｊ閥結構圖（右）??Ｆｉｇ?１．５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?Ｊ－ｖａｌｖｅ?（ｒｉｇｈｔ）??國外的學者Ｔｅｒａｓａｋａ等＿在圖１．６所示的實驗裝置上研究了充氣量對Ｊ閥流??動控制以及壓力的分布影響。分析了?Ｊ閥水平管段和上升管段長度不同情況下Ｊ??閥返料特性，上升管段內表觀氣速為１．２?ｗｍｆ時可實現(xiàn)Ｊ閥返料的啟停。并建立了??Ｊ閥水平管壓降關系式以及固體循環(huán)流率和表觀氣速、水平管段壓降間的關聯(lián)式。??６??
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本文編號：2878496