脈動流化床機理研究.pdf

1、脈動燃燒具有燃燒強度高、燃燒效率高、傳熱效果好、污染物排放低等優(yōu)點，被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)及民用采暖領域。而流化床燃燒技術則具有傳熱傳質高、操作彈性系數(shù)范圍寬、單位設備生產(chǎn)能力大、設備結構簡單、造價和維護成本低以及污染物排放量低等優(yōu)點。 本課題將脈動燃燒技術和流態(tài)化燃燒技術結合，發(fā)展一種新型的燃燒方式，即脈動流化床燃燒技術。希望能夠利用脈動強化傳熱、傳質、降低環(huán)境污染的優(yōu)點，以及脈動狀態(tài)下高強振動的流場改變流化床中床料顆粒運動的特

2、性，進一步優(yōu)化流化床內(nèi)的氣固兩相流動。 本文內(nèi)容包括國內(nèi)外研究工作綜述總結，脈動流化床流化與聲學壓力特性實驗研究，脈動流化床傳熱特性實驗研究，脈動流化床脫硫特性實驗研究及Rijke型脈動燃燒器數(shù)值模擬與脈動流化床流場模擬六大部分。 國內(nèi)外研究工作綜述總結總結了脈動燃燒技術的興起、發(fā)展及脈動燃燒傳熱、脫硫研究概況。并對課題涉及的Rijke管及Rijke型脈動燃燒器在燃用固體燃料方面的實驗研究情況及模型分析方法進行總結。在分

3、析了脈動燃燒及流化床燃燒技術的優(yōu)缺點后，提出課題研究內(nèi)容。 脈動流化床流化與聲學壓力特性實驗研究在實驗驗證了Rijke型自激脈動流化燃燒概念后，在不同運行條件(空截面風速、靜止床層高度)下，實驗研究了Rijke型自激式脈動流化床的聲壓振動特性，研究結果表明：脈動流化床內(nèi)建立起的聲波特性和Rijke型脈動燃燒器內(nèi)的一樣，各點壓力呈正弦規(guī)律上下振動，且壓力是基波幅值最大的多次諧波的疊加。同時脈動流化床內(nèi)各點的壓力是流化狀態(tài)下的壓力和

4、Rijke型脈動燃燒狀態(tài)壓力的和：。 脈動流化床傳熱特性實驗研究在不同空截面風速、靜止床層高度條件下，研究了脈動與非脈動情況下流化床內(nèi)床層與壁面及燃氣與水平受熱管之間的傳熱規(guī)律，對比結果表明脈動狀態(tài)下床層與壁面間的傳熱系數(shù)提高14％，而燃氣與水平受熱管間的傳熱系數(shù)提高22％，脈動促進傳熱。 脈動流化床脫硫特性實驗研究對不同初始SO<,2>濃度、不同初始脫硫劑顆粒平均直徑、不同燃燒區(qū)溫度條件下脈動與非脈動狀態(tài)下流化床內(nèi)的脫

5、硫實驗研究表明，Rijke型自激式脈動流化床具有類似于常規(guī)流化床燃燒器的脫硫特性：固硫劑的CaO利用率隨初始SO<,2>濃度的增加而增加，脫硫燃燒溫度存在最佳值，以及CaO利用率隨脫硫劑顆粒平均直徑的增加而減小。同時脈動狀態(tài)下的CaO利用率明顯高于非脈動狀態(tài)。 Rijke型脈動燃燒器數(shù)值模擬應用計算流體力學(CFD)技術對二維Rijke型脈動燃燒器進行數(shù)值模擬，得到預混燃燒Rijke型脈動燃燒器內(nèi)燃燒反應物、生成物、管內(nèi)溫度分布