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基于图像技术的管式流化床内颗粒混合及排渣特性研究

罗娅  
【摘要】:城市生活垃圾的处理已成为困扰我国的环境难题,焚烧法处理城市生活垃 圾具有减容、减量、资源化等优点,浙江大学致力于开发适合中国国情的垃 圾清洁焚烧技术。管式布风流化床焚烧炉作为一种开发中的新型的垃圾焚烧 技术,在解决垃圾流化床焚烧中简化垃圾预处理系统、快速将垃圾中包含的 大块不可燃物排出炉外以稳定连续运行等方面具有很强的优势。为更好地了 解管式布风流化床的流化特性,本文开发图像测速技术,搭建试验台架,对 管式布风流化床内颗粒混合特性和排渣特性进行试验研究,研究结果对于新 型垃圾焚烧炉的开发具有重要的参考价值。 首先,本文采用高速面阵CCD摄像机获取流化床内介质流动图像序列, 并依据图像法相关测速技术的原理,建立了颗粒运动速度场的互相关算法, 并对图像法流化床内颗粒运动速度测量的参数选择方法和误差进行了理论分 析和试验验证。研究结果表明,所开发的图像测速方法的相对误差在5%以下, 具有较高的测量精度,为流化床内介质运动特性研究提供了有力的工具。 在此基础上,依据图像的互相关技术,提出了基于图像法的颗粒示踪技术, 实现了对流化床中单颗以及多颗粒的运动行为的动态跟踪。该技术与流化床 内运动行为研究的传统示踪技术相比,在实验的精度、结果的可重复性以及 实验的重用性等方面均有很高的优越性,应用此方法,本文通过对小型冷态 二维管式流化床上不同工况的颗粒混合行为的试验研究,考察了沿水平方向 和床高方向的颗粒混合特性变化。得到了表观风速、料层厚度以及布风方式 对流化床颗粒混合行为的影响规律,为流化床垃圾焚烧试验台的设计提供了 依据。 搭建了上下两排风管的冷态二维管式布风循环流化床实验台,利用基于图 像法的全场测速技术和颗粒示踪技术,试验研究了不同密度颗粒加入流化床 时的冷渣段颗粒运动规律和排渣特性。研究结果表明,在不排渣情况下,大 物料的移动扩散特性与物料的密度有很大的关系,当密度从较轻到重变化时, 依次呈现浮在床层表面、在流化段内快速扩散、向下偏析和快速沉底的不同 特点,研究结果对于了解城市生活垃圾中不同密度、不同粒径的多种物料加 入管式布风流化床垃圾焚烧炉时的运动行为具有重要的参考价值。


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