粉煤在流化料倉中的下料特性
- 期刊名字:化工學(xué)報(bào)
- 文件大小:
- 論文作者:鄭利嬌,郭曉鐳,代正華,郭云舟,肖為國,黃萬杰,龔欣
- 作者單位:華東理工大學(xué)煤氣化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
- 更新時(shí)間:2020-03-24
- 下載次數(shù):次
第58卷第9期化工學(xué)VoL 58 No 92007年9月Journal of Chemical Industry and Engineering (China)研究論文粉煤在流化料倉中的下料特性鄭利嬌,郭曉鐳,代正華,郭云舟,肖為國,黃萬杰,龔欣(華東理工大學(xué)煤氣化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海200237)摘要:在自行設(shè)計(jì)的有機(jī)玻璃流化料倉系統(tǒng)上對粉煤下料過程及其特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn),在筒倉段與料斗段連接處上方存在一個(gè)臨界面。在臨界面以上的筒倉段,粉煤以柱塞流形式下料,在臨界面以下,粉煤以不定向螺旋運(yùn)動(dòng)下料。研究結(jié)果表明,料斗下部的流化氣對下料穩(wěn)定性和下料流率有重要影響,存在最佳流化氣位置區(qū)間和最佳流化氣表觀氣速范圍,當(dāng)流化氣補(bǔ)氣位置太低,在補(bǔ)氣位置附近易形成氣壓平衡拱。研究還表明,增加料倉壓力能提高粉煤下料流率,改善下料穩(wěn)定性,減弱流化氣補(bǔ)氣位置及氣速對下料的影響,阻止氣壓平衡拱生成關(guān)鍵詞:流化料倉;下料流率;料倉壓力;下料穩(wěn)定性;下料特性中圖分類號:TQ022.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0438-1157(2007)09-2375-07Flow characteristics of pulverized coal from aeration siloZHENG Lijiao, GUO Xiaolei, DAI Zhenghua, GUO YanzhouXIAO Weiguo, HUANG Wanjie, GONG Xin(Key Laboratory of Coal Gasification of Ministry of Education, East China Universityof Science and Technology, Shanghai 200237, China)Abstract: The flow characteristics of pulverized coal from a glass aeration silo was investigated. Thereexisted a critical surface above the joint of bin and hopper during discharging. Plug flow was discoveredabove the critical surface in the experimental research, while pulverized coal flowed spirally under thecritical surface randomly. The results showed that aeration gas had a great effect on mass flow rate andflow stability There existed an appropriate location of aeration gas supply and superficial velocity Gaspressure balance arching would form easile aeration gas supply was too low Flow rate could beincreased and flow stability could be improved by increasing silo pressure. Also increasing silo pressurecould decrease the effect of the location of aeration gas supply and superficial velocity on flow rate andstability and could prevent the formation of gas pressure balance arching.Key words: aeration silo; flow rate: silo pressure; flow stability: flow characteristics它是采用流化盤等輔助方式在料倉底部對物料進(jìn)行引言流化輸送的一種方法,在燃煤電廠除灰等輸送系統(tǒng)目前粉體氣力輸送方式可以分為稀相和濃相輸上廣泛使用,但它存在流化盤、閥門易磨損,輸送送兩大類。濃相輸送中普遍使用的是正壓倉式泵,不穩(wěn)定等問題,并且輸送固氣比低12,鑒于流化2006-10-12收到初稿,2006-12-18收到修改稿Received date: 2006-10-12.聯(lián)系人:龔欣。第一作者:鄭利嬌(1982-),女,碩士研Corresponding author: Prof, GONG Xin. E-mail: gongxin@菖金項(xiàng)目:國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目Foundation item: supported by the National Basic Research2004CB217702);國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20576038),Program of China (2004CB217702): the National Natural ScieneFoundation of China (20576038)·2376·化工學(xué)報(bào)第58卷倉泵的優(yōu)缺點(diǎn),人們提出流化料倉輸送系統(tǒng),氣體的關(guān)系,結(jié)合對各種操作條件下料倉中粉煤流動(dòng)狀從料倉壁面補(bǔ)氣,對出料口附近物料進(jìn)行松動(dòng),減態(tài)、下料穩(wěn)定性的觀察和分析,揭示了粉煤流化料少或消除顆粒間和顆粒與壁啣間的摩擦力,使它像倉下料的流動(dòng)特性和規(guī)律。流體一樣向下流動(dòng)下料。20世紀(jì)30年代,粉體料倉設(shè)計(jì)問越就引起廠1實(shí)驗(yàn)裝置及方法人們的重視。粉體料倉設(shè)計(jì)主要包括兩方面的設(shè)1.1實(shí)驗(yàn)裝置計(jì):結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)主要實(shí)驗(yàn)裝置流程圖見圖1。實(shí)驗(yàn)裝置的主要組成是保證倉壁不致在各種載荷作用下開裂。功能設(shè)計(jì)有:流化料倉、接料罐、布袋除塵器、空氣壓縮主要集中在各種粉體物料的物理和力學(xué)特性、料倉機(jī)、空氣干燥機(jī)、氣體流量計(jì)、稱重傳感器、壓力下料時(shí)倉內(nèi)物料的流動(dòng)狀態(tài)、下料流率及倉壁材料傳感器、閥門、煤氣表特性和料倉機(jī)構(gòu)等對下料的影響。經(jīng)過長期的研究,在這兩方面都取得了許多有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)及理論成果10。但實(shí)際生產(chǎn)操作中料倉鼠洞流、下料不穩(wěn)定、堵塞、噴流等現(xiàn)象仍然沒有得到有效解決。為了使粉體物料在料倉里能穩(wěn)定下料,氣體流化方法是一種有效方法,它一方面能避免機(jī)械方法(例如振動(dòng))帶來的噪聲、磨損等操作問題,另一方面它使下料流率能得到調(diào)節(jié)控制。它是對出料口附近粉體進(jìn)行松動(dòng),最終粉體在自身重力作用下向下流動(dòng)下料。流化料倉研究始于Jonk,他實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)流化氣對粉體料倉下料有很大的促進(jìn)作用; Ouwerkerk等1對料斗錐部兩處補(bǔ)氣位置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)比較,提圖1實(shí)驗(yàn)流程出補(bǔ)氣位置越高,下料流率越大;Du等1發(fā)現(xiàn)料Fig 1 Schematic diagram of experiment system倉壓力越高,下料流率越大;馬恩祥等在高爐1-air compressors 2-eir drier: 3-gas distributors噴煤系統(tǒng)采用對料斗錐部流化補(bǔ)氣材料進(jìn)行研究,他們發(fā)現(xiàn)采用金屬粉末冶金材料作為補(bǔ)氣材料具7-dust-remover &-weighing cell+9-aeration bunker: 10-valve有流化效果好、強(qiáng)度高、耐磨性好等特點(diǎn)。但流化料倉補(bǔ)氣位置及其不同組合條件下氣速對下料實(shí)驗(yàn)輸送載氣為經(jīng)過壓縮機(jī)加壓和干燥機(jī)干燥的影響,以及流化料倉內(nèi)物料的流動(dòng)特性卻研究的空氣,可從氣體分配器引出多股氣流供實(shí)驗(yàn)的不得很少。同需求。首先,以稀相輸送方式,把接料罐中的粉粉體物料既有固體物料的特性又具有液體物料煤自下而上返送到有機(jī)玻璃料倉內(nèi),以備料倉下料的一些性質(zhì),粉體料倉下料不像液體儲(chǔ)罐下料那么實(shí)驗(yàn)之用。料倉下料實(shí)驗(yàn)開始前,先調(diào)整好相應(yīng)氣簡單,物料特性對其影響非常復(fù)雜但十分重要,不路的流量、料倉操作壓力,然后開啟料倉底部閥同的物料下料規(guī)律不能互相套用,對于工業(yè)應(yīng)用特門,下料過程隨即開始,粉煤在輸送載氣的作用下定的物料,都需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究。粉煤作為一種重從流化料倉底部出口下料,進(jìn)入到接料罐內(nèi)。在下要的工業(yè)燃料,其料倉下料的應(yīng)用十分廣泛,但對料過程中,通過計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)在線記錄相應(yīng)的過其下料過程機(jī)理與規(guī)律的研究報(bào)道卻甚少,加之煤程參數(shù),同時(shí)透過透明的有機(jī)玻璃料倉,觀察、記種的多樣性更增加了研究難度。本文以北宿煙煤為錄其下料狀態(tài)和各種流動(dòng)現(xiàn)象。下料和返料過程中物料介質(zhì),設(shè)計(jì)了一套帶短距離輸送管的有機(jī)玻璃攜帶粉煤的載氣經(jīng)過布袋除塵器過濾后排人大氣料倉下料系統(tǒng)。料斗段有3個(gè)流化補(bǔ)氣位置,在不整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置為循環(huán)封閉系統(tǒng),無粉塵污染。同補(bǔ)氣位置下進(jìn)行粉煤下料實(shí)驗(yàn)研究,考察流化氣流化料倉的結(jié)構(gòu)示意圖見圖2。流化料倉的主補(bǔ)氣位置、流化氣表觀氣速、料倉壓力與下料流率要特點(diǎn)如下:(1)料倉為有機(jī)玻璃料倉,便于觀察第9期鄭利嬌等:粉煤在流化料倉中的下料特性2377料倉內(nèi)粉煤的流動(dòng)狀態(tài);(2)流化料倉分為上部筒在臨界面上方的筒倉段,粉煤以平穩(wěn)的柱塞流倉段和下部料斗段,筒倉內(nèi)徑為560mm,料斗半向下流動(dòng),基本上不會(huì)發(fā)生中心凹陷或局部塌陷等錐角為15°,出口直徑為40mm;(3)下部料斗段現(xiàn)象。煤層上方很平靜,基本保持下料初始狀態(tài),有3個(gè)位置補(bǔ)氣,分別稱A、B、C流化氣,可以偶爾會(huì)有幾個(gè)小孔向外冒氣,如圖3形成不同的組合進(jìn)行補(bǔ)氣;(4)流化料倉上部設(shè)置充壓管,用以料倉充壓和維持下料過程的壓力,出口下方有一小段內(nèi)徑為40mm輸送管道,使得下料更加接近L業(yè)應(yīng)用hopper圖3簡倉段粉煤流動(dòng)狀態(tài)Fig 3 Discharge of pulverized coal from bin圖2流化料倉在臨界面下方,料倉里粉煤會(huì)發(fā)生螺旋向下流Fig. 2動(dòng)現(xiàn)象,料斗里粉煤除了具有徑向速度外,還有切1.2實(shí)驗(yàn)物料向速度,旋轉(zhuǎn)的方向是隨機(jī)變化的,如圖4,在t固體物料為粉煤,其物性見表1,載氣由空氣時(shí)刻粉煤都朝M點(diǎn)流動(dòng),經(jīng)過幾秒后,粉煤可能壓縮機(jī)提供,壓縮空氣處于室溫,實(shí)驗(yàn)中流化補(bǔ)氣朝N點(diǎn)處流動(dòng)。當(dāng)煤粉朝M點(diǎn)或N點(diǎn)流動(dòng)時(shí),就量范圍為0~9m3·h-1會(huì)發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)處的粉煤料位相對最低,粉煤下得最快。阪口秀等曾看到料倉內(nèi)物料呈左右交互式表1實(shí)驗(yàn)粉煤物性流動(dòng),這種流動(dòng)現(xiàn)象與本實(shí)驗(yàn)的流動(dòng)狀態(tài)很相似Table 1 Physical properties of experimental pulverized coal研究還發(fā)現(xiàn)安裝改流體的料倉里會(huì)出現(xiàn)切向運(yùn)動(dòng),Bulk Particle Angle of Moisture Internal并且下料穩(wěn)定性會(huì)從不穩(wěn)定變得穩(wěn)定。由于細(xì)粉煤density densitycontent容易黏附在壁面上,煤層滑動(dòng)過后都會(huì)在料倉壁面/m/kg·m3/kg·m./()/%anke/()上留下煤層旋轉(zhuǎn)過后的軌跡,見圖465565140044.53.035.6然而,當(dāng)煤層下降到一定的料位時(shí),或者流化氣速足夠大,流化氣體會(huì)向上穿透煤層,夾帶著大13實(shí)驗(yàn)方法量粉煤騰涌冒氣,之后一直像噴泉一樣冒氣,如圖采用氣體質(zhì)量流量計(jì)控制、計(jì)量各氣路氣量,5,甚至整個(gè)床層就像液體一樣晃蕩流動(dòng)。流化氣壓力傳感器測定流化料倉和接料罐的壓力,稱重傳補(bǔ)氣位置越高,氣量越大,越容易出現(xiàn)騰涌現(xiàn)象。感器稱量接料罐粉煤下料累計(jì)量,各數(shù)據(jù)均通過計(jì)在騰涌劇烈的工況下,煤粉螺旋下料現(xiàn)象就會(huì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示采集。用目測或攝像機(jī)拍攝下料過程消失中料倉中粉煤流動(dòng)狀態(tài)同時(shí)經(jīng)過細(xì)致觀察并進(jìn)行拍攝發(fā)現(xiàn),當(dāng)流化補(bǔ)2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論氣位置很低,補(bǔ)氣范圍窄(例如僅C流化氣補(bǔ)氣下料),氣量足夠大時(shí),就容易在料倉補(bǔ)氣位置附2,1料倉里粉煤流動(dòng)狀態(tài)近形成氣壓平衡拱。目前為止對氣壓平衡拱的實(shí)驗(yàn)在料倉里對不同的流化補(bǔ)氣位置進(jìn)行組合實(shí)研究報(bào)道很少1)。形成氣壓平衡拱后,在從料倉驗(yàn),觀察料倉里粉煤的流動(dòng)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),出口到拱之間的空間幾乎是空的,只有少量粉煤不在筒倉段和料斗段連接處上方存在一個(gè)臨界面,臨連續(xù)地從上部料層中落下。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)氣壓平衡拱界面上、下部位出現(xiàn)兩種截然不同的流動(dòng)狀態(tài)般在補(bǔ)氣口的下方初步生成,這時(shí)的拱是一個(gè)動(dòng)態(tài)2378化第58卷圖5騰涌冒氣狀態(tài)∴∵F,,圖6氣壓平衡拱Fig 6 Gas balanced arching圖4煤層旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖7氣壓平衡拱存在時(shí)稱重累計(jì)曲線Fig 4 Volution flow of coal bedFig 7 Weighing curve when arching exists拱,它是隨時(shí)塌陷、瞬即生成這樣一個(gè)交替過程,的拱,下料就非常困難,這可能是因?yàn)闅鈮浩胶夤耙妶D6,由此產(chǎn)生的下料流率變化從稱重累計(jì)曲線的存在促使了粉煤顆粒之間形成架橋,轉(zhuǎn)化成黏性也可以反映出來,如圖7。有時(shí)拱的位置會(huì)慢慢上拱,使得拱不能自我塌陷。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),氣壓平衡拱移,而后由于拱的跨度的增加,拱應(yīng)力平衡破壞,的產(chǎn)生與補(bǔ)氣位置、補(bǔ)氣氣量有關(guān),補(bǔ)氣位置越使得拱塌陷。但有時(shí)隨著拱的加固,形成一個(gè)穩(wěn)定低,氣量越大,越容易產(chǎn)生。因?yàn)闅饬吭酱?局部第9期鄭利嬌等:粉煤在流化料倉中的下料特性2379·壓力越高,補(bǔ)氣位置越低,拱的跨度越小,拱越容易形成。 Takeshita等16曾在出料口下方的輸送管s ABC道進(jìn)行補(bǔ)氣下料實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)隨著補(bǔ)氣量增大,下料流率逐漸減少,并最終停止下料,這種現(xiàn)象的原因可能是產(chǎn)生了氣壓平衡拱。一般情況下,破氣壓平4000衡拱的方法有采用降低流化氣量或把料倉出口設(shè)計(jì)成一個(gè)不對稱出口。在本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)提高料倉壓力是一個(gè)更有效的方法,它在有效破拱的同時(shí)極大地提高下料流率J×10/ms2.2流化氣對料倉下料流率的影響圖8常壓料倉里不同補(bǔ)氣位置下W與v的關(guān)系關(guān)閉料倉出口球閥,料倉不下料時(shí),補(bǔ)入料倉Fig 8 Relation of w and V at different的流化氣會(huì)穿透煤層形成向上的氣流。打開出口球aeration position in silo with no pressure閥,下料開始時(shí),向上流動(dòng)的流化氣有一小部分穿倉里一般只有料斗錐部即出料口附近局部粉煤被有透煤層,大部分氣體被逆向流動(dòng)的粉煤改變方向,效流化,而其他部位粉煤基本保持原狀,輸送過程隨同粉煤流出料倉。流化氣的作用是使料倉出口上中管道粉煤固氣比非常高,在350~600kg·m2方小范圍內(nèi)的粉煤處于流化松動(dòng)狀態(tài),減少粉煤顆范圍內(nèi)。流化氣速達(dá)到一定程度,使得出料口附近粒之間及粉煤與料倉壁面之間的摩擦力,增加粉煤的粉煤處于一個(gè)最佳流化狀態(tài)時(shí),料倉的下料流率的流動(dòng)性。流化氣能改善下料穩(wěn)定性,提高下料流達(dá)到最大率。實(shí)驗(yàn)表明,下料流率提高的程度與流化氣位置23流化料倉下料穩(wěn)定性及流化氣體在料倉里的表觀氣速V有關(guān)。V=觀察與測量顯示,當(dāng)以ABC、AB、BC補(bǔ)氣Q/s,其中Q為流化氣體氣量,S為筒倉段橫截方式1
-
C4烯烴制丙烯催化劑 2020-03-24
-
煤基聚乙醇酸技術(shù)進(jìn)展 2020-03-24
-
生物質(zhì)能的應(yīng)用工程 2020-03-24
-
我國甲醇工業(yè)現(xiàn)狀 2020-03-24
-
石油化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)參考書十本免費(fèi)下載,絕版珍藏 2020-03-24
-
四噴嘴水煤漿氣化爐工業(yè)應(yīng)用情況簡介 2020-03-24
-
Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較 2020-03-24
-
甲醇制芳烴研究進(jìn)展 2020-03-24
-
精甲醇及MTO級甲醇精餾工藝技術(shù)進(jìn)展 2020-03-24







