煤氣化工藝可以實現(xiàn)煤的清潔高效利用,在能源領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)簡單,操作容易,處理溫度適宜,煤種適應性強的諸多優(yōu)點,得到了廣泛的應用。雙流化床氣化技術是在流化床基礎上的延伸和改進,將燃燒和氣化過程分別在兩個不同的反應器內(nèi)進行,可以實現(xiàn)燃料的梯級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,而得到工程界和學者們的廣泛關注。同樣相比于單一流化床,雙流化床內(nèi)的氣固流動特征更為復雜,為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和對過程進行有效的調(diào)控,需要對系統(tǒng)內(nèi)部復雜的氣固流動進行實驗測量和機理研究。過程層析成像技術,作為一種可視化技術,具有非侵入、能夠提供實時測量結(jié)果的優(yōu)點,可以與傳統(tǒng)的單點測量技術相結(jié)合,對流化床進行過程監(jiān)控。本文結(jié)合電容層析成像（ECT）技術和壓力測量手段研究雙流化床內(nèi)的氣固流動。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)流化床的實驗室尺度雙流化床。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,在全循環(huán)回路上布置了12... 

【文章來源】： 羅占 中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Winkler流化床的概念圖[82]

冷態(tài)雙流化床氣固流動電容層析成像測量及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)物不會相互混合，而且不會增加操作難度，這種方案也被學者稱為間接式雙流化床，這類方案的缺點是，在氣化器內(nèi)部布置的大量熱管等導熱設備，會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反應器連接起來組成直接雙流化床，這種方案的好處是，兩個反應器之間存在熱量和物質(zhì)的交換，不會破壞原本氣化器內(nèi)的流動，這種方案能將氣化的三個步驟分開在兩個反應器內(nèi)進行，其中一個反應器為另一個提供熱量，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，第三種方案實際操作性高，在工程領域得到較好關注，是傳統(tǒng)意義上被公認的雙流化床，這也是本研究的重點。在以下幾個部分，將進一步總結(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（見圖1.3），此類雙流化床將熱解和氣化與燃燒分開在氣化室與燃燒室內(nèi)進行，兩個反應區(qū)域之間則通過上下連接管連接，具體的工作原理如下：將煤粉（一般在0-8mm范圍）或經(jīng)過細化處理后的生物質(zhì)通入到氣化室，此時將過熱蒸汽通入到氣化室與煤粉或生物質(zhì)發(fā)生氣化反應（裂解反應或部分氣化），生成的合成氣流出氣化室進入后續(xù)工藝，未反應的燃料或氣化殘余物（焦炭、半焦）則隨著床料一起通過下連接進去燃燒室進一步與通入的空氣發(fā)生燃燒反應（一般在燃燒室需要通入輔助燃料），生成的燃燒氣進入下一步工藝，被加熱的床料則再次進?

第1章緒論5置非機械閥（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不充分燃料利用率不高的缺點，從而得到廣泛的關注。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)不同的分類標準雙流化床可以有不同的分類，根據(jù)兩個反應器之間是否有物質(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)點是兩個反應器之間相對獨立，從而降低了操作難度。實際運行過程中，導熱熱管需要深入到氣化室密相區(qū)，由于氣化室內(nèi)燃料顆粒的運動而受到磨損，甚至被焦油等粘附，從而降低導熱熱管的使用壽命，并降低傳熱效率。相對而言，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，這只要是因為在實際運行時需要維持兩個區(qū)域內(nèi)正常流化，還要保證兩個區(qū)域之間的物質(zhì)與熱量的正常交換，在此基礎上追求較好的氣化效率。早上世紀初工程師和研究人員就開始了這類雙流化床的研究，用于不同的氣化工藝，針對這類雙流化床還可以繼續(xù)進行分類。1.2.3.1按反應區(qū)域內(nèi)流動狀態(tài)劃分如1.1所述，根據(jù)直接接觸式雙流化床反應區(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)成功地應用到雙流化床技術的設計。在1970s，美國就采用了圖（c）的組合方式，即氣化器和燃燒室均為高速氣力輸送器，設計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）的組合方式申請了專利，并設計出了相應的雙流化床。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】：
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碩士論文
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[3]ECT/ERT雙模態(tài)陣列電極優(yōu)化設計及其正問題研究[D]. 汪婧.天津大學 2008



本文編號：2989277