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气固循环流化床中粗重颗粒浓度分布的实验研究

林海波  
【摘要】: 气固循环流态化是一种高效气固接触技术,在工业上有广泛的应用,但目前的研究主要是集中在FCC之类的A类颗粒,在更广范围研究不同颗粒的循环流化行为对循环流化床技术在工业上的扩展应用有重要意义。实验在U_g=4.6~11.4m/s,G_s=16~210kg/m~2s的多组操作条件下,选粗重颗粒(砂子:体积平均粒径461.6μm,表观密度2710.5kg/m~3)为研究颗粒,在10.5m高循环流化床提升管11个高度截面上对压力梯度进行系统的测试,得出提升管中截面平均颗粒浓度;并测量了5个高度截面上11个径向位置的局部颗粒浓度。 气固提升管中,截面平均颗粒浓度沿轴向呈上稀下浓的不均匀分布,随床层高度增加轴向分布一般逐渐均匀;截面平均颗粒浓度的轴向分布形式受U_g和G_s影响,在不同的操作条件下,除常规观察到的直线型、单调指数型分布外,粗重颗粒还表现出另外两种不同的分布类型。提升管中粗重颗粒的局部颗粒浓度沿径向的不均匀分布规律也与FCC颗粒有不同的行为,颗粒浓度并不总在边壁区达到最大;边壁区颗粒浓度轴向变化幅度最大;随着床层高度的增加,同一截面颗粒浓度径向分布的不均匀程度减小。操作条件对下部浓相段影响较明显,且随床层高度的增加逐渐减弱,并趋于稳定。增大G_s或减小U_g,提升管中各截面颗粒平均浓度增大,轴向分布的不均匀度也增大,由直线型向其他分布类型转变。增大G_s或减小U_g,提升管内任何位置的局部颗粒浓度都增大,径向不均匀性也增大,沿轴向的变化更加明显,边壁区颗粒局部浓度对G_s、U_g变化的敏感性比其它径向位置大。研究结果表明,粗重颗粒浓度的轴向和径向分布及操作条件对浓度分布的影响与目前关于FCC颗粒的实验结果有明显差异,本文研究结果对于认识颗粒物性对循环流化行为的影响具有重要意义。


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