生物质冷态循环流化床流化特性研究

GIEC OpenIR > 中国科学院广州能源研究所

	生物质冷态循环流化床流化特性研究
	王储
导师	马隆龙
	2009-05-31
学位授予单位	中国科学院广州能源研究所
学位授予地点	广州能源研究所
学位名称	硕士
关键词	生物质流态化循环流化床木屑稻壳冷态实验数值模拟
摘要	生物质资源是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大资源，占世界能源总消费量的10-14%。我国拥有丰富的生物质能资源。据测算，我国理论生物质能资源量约为50亿吨/年。目前可供能源开发利用的资源主要为各类有机废弃物。许多生物质的热化学和生物化学转化过程包括燃烧，气化，热解和发酵的研究已经在全世界范围内广泛开展。而大多数生物质的利用过程都包含流态化过程。随着生物质流化床工业应用研究的广泛开展，生物质流化床气化技术被认为是最有前景的生物质能利用技术之一，但很少有关于生物质颗粒在循环流化床中的流体力学行为研究的相关报道，而这对流化床的设计和运行有着指导和参考的作用。生物质颗粒有着与其他类型颗粒不同的特征：密度小、堆积空隙率大、形状不规则、粒径筛分宽，其流体力学行为必然与非生物质颗粒有所不同。本文研究了冷态实验条件下木屑和稻壳颗粒在内径0.28m、高10m的循环流化床中的流体力学特性。应用光纤测速系统——PV6颗粒测速仪对木屑和稻壳颗粒在循环流化床上升管径向和轴向的颗粒速度和床层空隙率进行了测量。同时，利用PTP802差压变送器测量了颗粒在上升管运动时不同工况下的床层压降，并且对木屑和稻壳颗粒的操作稳定性进行了分析。研究发现，木屑和稻壳颗粒在上升管中的流动为典型的环核流动（core-annulus structure），颗粒在上升管中心核区向上运动，床层空隙率较高；在壁面环区颗粒向下运动，床层空隙率较低。床层空隙率随着表观气速的升高而升高，随着循环流率的升高而降低。木屑和稻壳颗粒在实验段（床层高度H=0.85m~8.35m）基本已经流化充分。木屑和稻壳颗粒的沿床高的压差随着床高的升高而降低，并且稻壳颗粒更容易集中在床层底部使其颗粒浓度和床层压降升高。通过将截面按径向位置r/R=0~0.71, 0.71~0.93, 0.93~1分为三个区域（r为测点到截面中心的距离，R为横截面半径），分析了环区、核区和环核过渡区各自的床层空隙率以及颗粒速度沿床高变化的特点。同时，循环流化床的下降管中保持足够的料高是木屑实现稳定循环的必要条件，且工作时的循环流率不应大于饱和循环流率，以保证稳定操作。另外，本文应用流体力学商业计算软件FLUENT6.3.26对木屑颗粒在循环流化床上升管内的气固两相流动进行了数值模拟。选取Eularian-Eularian双流体模型，并用Gidaspow模型来模拟曳力系数，边界条件与木屑颗粒在工况为Ug=1.81m/s，Gs=0.81kg/(m2•s)的参数一致。得到的模拟结果（床层空隙率和颗粒速度）与实验值符合的较好，但也存在着一定的差异，如：计算值模拟出了木屑颗粒的出口效应；径向颗粒速度的变化相比于实验值要平滑得多；对于径向空隙率，模拟值显示出在壁面处很薄一层空隙率明显变低等，这主要是由于模型的简化而导致的误差。
页数	69
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.giec.ac.cn/handle/344007/5856
专题	中国科学院广州能源研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王储. 生物质冷态循环流化床流化特性研究[D]. 广州能源研究所. 中国科学院广州能源研究所,2009.

条目包含的文件		下载所有文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
200628014924013王储_pa（11378KB）			开放获取	--	浏览下载