大型循环流化床底部区域气固两相流动特性研究

论文摘要

底部区域的研究对于深入理解循环流化床流动特性具有重要的意义。本文对内径400 mm,高度9100 mm提升管底部区域不同轴向截面12个水平方向位置的颗粒浓度进行了系统的测量,采集了不同轴向壁面位置的压力。根据实验结果,确定了底部区域颗粒浓度的轴向和水平方向分布规律,利用统计方法、功率谱和小波系统分析了压力波动和浓度波动。最后,对双上升管循环流化床煤气化制氢进行了技术经济分析。平均颗粒浓度在轴向上呈现上稀下浓的单调指数分布,增大颗粒循环速率或减小表观气速颗粒浓度均增大,且底部区域增大值大于上部区域。水平方向不同位置颗粒浓度受轴向高度和操作参数的影响与平均浓度相同,且边壁区域受到的影响大于中心区域。颗粒浓度水平方向分布呈现环-核结构。边壁区域颗粒浓度高,变化明显,随r/R的增大,颗粒浓度增大,在边壁处达到最大;中心区域颗粒浓度低,而且变化不大。r/R=0.8可以作为环-核分界点。表观气速不变,增大颗粒循环速率可使颗粒浓度增大;颗粒循环速率不变,增大表观气速则使颗粒浓度减小。随操作参数变化,边壁区域受到的影响大于中心区域。水平方向不均匀指数RNI的变化趋势与颗粒浓度的变化趋势相一致。压力波动信号分析表明,平均值和标准偏差的轴向分布与颗粒浓度分布一致。分析功率谱发现,存在一个明显的主频。颗粒循环速率增大或表观气速减小,主频减小,振幅则增大。随轴向位置的增高,压力波动的主频基本不变,振幅减小。对压力波动信号进行db2小波的五尺度分解表明,压力波动主要是由低频段引起的。颗粒循环速率减小,4与5尺度差别减小,幅度减小;增大表观气速,低频信号的差别变小;增大轴向高度,幅度减小。颗粒浓度波动分析表明,正常流化条件下,标准偏差水平方向上随r/R的增大而增大,轴向上与浓度分布一致。分析浓度波动的功率谱发现,主频不明显,010Hz范围内振幅较大,且振幅随操作参数和位置的变化规律与平均颗粒浓度变化规律一致。采用db2小波对浓度波动进行六层分解表明,颗粒浓度波动与压力波动的规律一致。最后,在计算双上升管循环流化床煤气化制氢项目总投资的基础上,计算出财务评价所需要素,编制财务评价主要报表,以动态和静态两种指标对项目进行评价。评价分析证明上述项目具有可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 背景
• 1.2 循环流化床流动特性研究进展
• 1.2.1 循环流化床上部稀相区研究
• 1.2.2 循环流化床底部区域研究
• 1.3 本文研究内容及创新点
• 第二章 实验装置
• 2.1 实验装置
• 2.2 物料特性
• 2.3 参数测定
• 2.4 实验方法
• 第三章 颗粒浓度分布
• 3.1 颗粒浓度的轴向分布
• 3.1.1 颗粒平均浓度的轴向分布
• 3.1.2 水平方向不同位置颗粒浓度的轴向分布
• 3.2 颗粒浓度的水平方向分布
• 3.2.1 局部颗粒浓度的水平方向分布
• 3.2.2 颗粒循环速率对颗粒浓度水平方向分布的影响
• 3.2.3 表观气速对颗粒浓度水平方向分布的影响
• 3.2.4 颗粒浓度水平方向不均匀性
• 3.2.5 环-核结构分界点
• 3.3 小结
• 第四章 压力波动分析
• 4.1 压力波动信号
• 4.2 压力波动的统计分析
• 4.3 压力波动的功率谱分析
• 4.4 压力波动的小波分析
• 4.4.1 小波分析的基本原理
• 4.4.2 多分辨分析
• 4.4.3 压力信号的小波分析
• 4.5 小结
• 第五章 颗粒浓度波动分析
• 5.1 颗粒浓度波动
• 5.2 浓度波动的统计分析
• 5.3 浓度波动的功率谱分析
• 5.4 浓度波动的小波分析
• 5.5 小结
• 第六章 双上升管循环流化床煤气化制氢技术经济分析
• 6.1 双上升管循环流化床煤气化制氢概述
• 6.2 投资估算
• 6.2.1 设备选型
• 6.2.2 项目投资计算
• 6.3 原料与产品
• 6.4 财务评价分析
• 6.4.1 评价基础数据
• 6.4.2 财务评价要素的计算
• 6.5 财务评价
• 6.5.1 财务评价的指标、基本报表及辅助报表
• 6.5.2 财务盈利性分析
• 6.6 小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢