脈動流化床機(jī)理研究.pdf

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

2、性，進(jìn)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(jié)，脈動流化床流化與聲學(xué)壓力特性實(shí)驗(yàn)研究，脈動流化床傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究，脈動流化床脫硫特性實(shí)驗(yàn)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(jié)總結(jié)了脈動燃燒技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究情況及模型分析方法進(jìn)行總結(jié)。在分

3、析了脈動燃燒及流化床燃燒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出課題研究內(nèi)容。 脈動流化床流化與聲學(xué)壓力特性實(shí)驗(yàn)研究在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Rijke型自激脈動流化燃燒概念后，在不同運(yùn)行條件(空截面風(fēng)速、靜止床層高度)下，實(shí)驗(yàn)研究了Rijke型自激式脈動流化床的聲壓振動特性，研究結(jié)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)研究在不同空截面風(fēng)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?xì)馀c水平受熱管之間的傳熱規(guī)律，對比結(jié)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?xì)馀c水平受熱管間的傳熱系數(shù)提高22％，脈動促進(jìn)傳熱。 脈動流化床脫硫特性實(shí)驗(yàn)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?qū)嶒?yàn)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(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)對二維Rijke型脈動燃燒器進(jìn)行數(shù)值模擬，得到預(yù)混燃燒Rijke型脈動燃燒器內(nèi)燃燒反應(yīng)物、生成物、管內(nèi)溫度分布