本文研究一種耦合密相輸運(yùn)床和流化床的雙床反應(yīng)器,可應(yīng)用于煤熱解-半焦氣化、煤熱解-半焦燃燒、內(nèi)在碳捕集氣化-再生等多種低階煤高效梯級(jí)利用工藝。以石英砂為實(shí)驗(yàn)物料,在密相輸運(yùn)床單床冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置和基于密相輸運(yùn)床的雙床冷態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置上,圍繞射流型J閥的返料特性和運(yùn)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(dòng)特點(diǎn)等方面,開展了一系列研究,得出了以下結(jié)論:1.射流型J閥的性能探究實(shí)驗(yàn)1)在相同的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),射流型J閥的固相返料流率隨射流段流化風(fēng)QB01流化數(shù)和豎直段流化風(fēng)QB02流化數(shù)的增加,呈現(xiàn)先增加后穩(wěn)定的趨勢(shì);2)在密相懸浮上升流型下,應(yīng)用射流型J閥進(jìn)行返料時(shí),提升管、立管和J閥的壓降波動(dòng)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(yīng)用射流型J閥進(jìn)行返料時(shí),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(shí)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(zhuǎn)變時(shí),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(shí)驗(yàn)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(qū)動(dòng)風(fēng)UD01、松動(dòng)風(fēng)UD02和豎直驅(qū)動(dòng)風(fēng)UD03的流化數(shù)呈現(xiàn)線性關(guān)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(fēng)對(duì)分配比例有調(diào)節(jié)作用:FM01和FM02促進(jìn)物料向立管一側(cè)的分配,FM03和FM04促進(jìn)物料向流化床一側(cè)的分配,促進(jìn)作用都存在上限。3.雙床的氣固兩相流動(dòng)實(shí)驗(yàn)1)水平驅(qū)動(dòng)風(fēng)UD01、松動(dòng)風(fēng)UD02和豎直驅(qū)動(dòng)風(fēng)UD03對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的物料高度和物料平均停留時(shí)間的影響特點(diǎn)具有一致性;2)要達(dá)到相同的物料平均停留時(shí)間,需要的UD01、UD02和UD03流化風(fēng)量隨反應(yīng)器內(nèi)的流型變化而不同:移動(dòng)床需要的流化風(fēng)量最大,湍動(dòng)流化床其次,鼓泡流化床最小。在較高的物料平均停留時(shí)間的范圍內(nèi),在移動(dòng)床和鼓泡流化床的流型下,達(dá)到相同的物料平均停留時(shí)間,需要的UD01流化數(shù)最小,UD03次之,UD02最大,在湍動(dòng)流化床的流型下,達(dá)到相同的物料平均停留時(shí)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(shí)間的范圍內(nèi),達(dá)到相同的物料平均停留時(shí)間,需要的UD01流化數(shù)最小,UD02次之,UD03最大。其中,豎直流化風(fēng)UD03的調(diào)節(jié)作用范圍最小。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)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(dāng)今世界所面臨的兩大嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問題。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在很取決于動(dòng)力供應(yīng)的規(guī)模和可靠性。從２０１６年中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)上界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占最大比重的還是含碳化石能源（石油、煤、天然未來相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)化石能源都將占據(jù)主導(dǎo)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(yīng)器；５．旋風(fēng)除塵器；６．冷凝回收系統(tǒng)；７．旋風(fēng)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(shù)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(jí)流化床進(jìn)行煤粉熱解處理，脫除揮發(fā)分，減少煤粉粘??結(jié)，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(yīng)性廣，燃料利用率高，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，熱損嚴(yán)重。??曰本的Ｍｕｒａｋａｍｉ等提出了鼓泡床形式的氣化爐與輸運(yùn)床形式的燃燒爐??耦合的雙流化床氣化技術(shù)，工藝流程如圖１．３所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氣化半焦產(chǎn)??率約為２２％，原料中６０％的碳和９０％的氫都轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氣，產(chǎn)品氣質(zhì)量約占原??料質(zhì)量的７５％。此外

針對(duì)閥的研宄也相對(duì)較少。Ｊ閥的返料特點(diǎn)與其自身結(jié)構(gòu)，充氣點(diǎn)的位置，??充氣量的大小，以及所處的溫度和壓力等因素有關(guān)。??周振起、沈祥智等［６１，６２］人研宄了?Ｊ閥的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在如圖１．５所示的實(shí)??驗(yàn)裝置上研宄了管徑、充氣口高度及轉(zhuǎn)彎弧長角度三個(gè)因素對(duì)返料的影響特點(diǎn)。??通過正交實(shí)驗(yàn)和線性分析，得出了以下結(jié)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(nèi)徑；充氣點(diǎn)最佳位置為轉(zhuǎn)彎切點(diǎn)處位置；Ｊ閥??設(shè)計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)彎弧長最佳角度為４５°。??旋風(fēng)分離器?＾??＾?Ｉ?Ｒ??立管Ａ?上??進(jìn)料口?臧壓閥?ｂ?＾??＼?ＡＺＴｘＮ?Ｉ???返料斜管?囪??送Ｒ機(jī)?ＩＴｋ機(jī)??圖１．５實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)圖（左）和Ｊ閥結(jié)構(gòu)圖（右）??Ｆｉｇ?１．５?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｄｉａｇｒａｍ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｓｉｚｅ?ｏｆ?Ｊ－ｖａｌｖｅ?（ｒｉｇｈｔ）??國外的學(xué)者Ｔｅｒａｓａｋａ等＿在圖１．６所示的實(shí)驗(yàn)裝置上研究了充氣量對(duì)Ｊ閥流??動(dòng)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(nèi)表觀氣速為１．２?ｗｍｆ時(shí)可實(shí)現(xiàn)Ｊ閥返料的啟停。并建立了??Ｊ閥水平管壓降關(guān)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(guān)聯(lián)式。??６??
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本文編號(hào)：2878496