高壓濃相氣力輸送中傾斜管阻力特性研究.pdf

1、我國的一次能源以煤炭為主，煤炭直接燃燒利用熱效率較低且產(chǎn)生很多環(huán)境問題，煤粉加壓氣化技術(shù)可以實現(xiàn)煤炭資源的清潔利用。高壓濃相氣力輸送技術(shù)作為干煤粉氣流床加壓氣化技術(shù)中關鍵技術(shù)之一，對整個氣化裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行起著至關重要的作用。在氣力輸送系統(tǒng)中傾斜管的使用不可避免，高壓濃相氣力輸送中物料濃度高、流動情況復雜，傾斜管內(nèi)流動情況難以直接觀測，現(xiàn)有文獻中對傾斜管阻力特性研究較少。本文對高壓濃相氣力輸送中向上傾斜管的阻力特性和輸送特性進行了實驗

2、研究和理論分析，為高壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的設計、調(diào)試及運行提供理論支持和數(shù)據(jù)支撐。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴對實驗物料（無煙煤和石油焦）的粉體物性進行了系統(tǒng)的測試，包括粉體物料的工業(yè)分析、真實密度、堆積密度、含水率、粒徑分布和表觀形貌。物料的表觀形貌分析表明，平均粒徑相近的無煙煤和石油焦表觀形貌相差較大，無煙煤表面光滑致密，石油焦表面粗糙且附著有小顆粒和片狀物。使用ShearTrac-Ⅱ剪切儀對實驗物料進行剪切實驗。剪切實驗結(jié)果表

3、明，四種物料的流動函數(shù)都在2～4之間，實驗物料均屬于有黏性物料。物料種類相同時粗顆粒物料的流動性比細顆粒物料好;粒徑相近的無煙煤物料流動性比石油焦好。
　?、圃诠ぷ鲏毫Ω哌_4.0MPa的氣力輸送實驗裝置上以氮氣為載氣進行了氣力輸送實驗研究，分析了下出料式高壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的輸送特性，研究了操作參數(shù)和粉體物性對輸送特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，在相同的輸送壓差下，隨著流化風量的增加，物料的質(zhì)量流量和固氣比先增大后減小，輸送穩(wěn)定性先

4、提高后變差;發(fā)送罐壓力相同時，隨著輸送壓差的增大，物料輸送量不斷增大但壓差較大時增大趨勢減緩，物料固氣比先增大后減小，輸送穩(wěn)定性隨著輸送壓差的增大而提高;在相同的輸送壓力和輸送壓差下，粗顆粒物料的輸送量和固氣比均小于細顆粒物料;在相同輸送壓力和輸送壓差下，粒徑相近的無煙煤物料輸送量大于石油焦且無煙煤的輸送穩(wěn)定性更好。
　?、沁\用相圖研究高壓密相輸送過程中不同參數(shù)對傾斜管阻力特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，對于傾斜角度一定的管道，物料

5、質(zhì)量流量相同時，傾斜管壓降隨著表觀氣速的增大先減小后增大;在相同表觀氣速下，傾斜管壓降隨質(zhì)量流量的增大而增大;在相同實驗條件下，粗顆粒物料的傾斜管壓降大于細顆粒物料;質(zhì)量流量相同時，粒徑相近的無煙煤傾斜管壓降大于石油焦。在0°～60°的角度范圍內(nèi)，傾斜管壓降隨傾斜角度的增大不斷增大。根據(jù)Barth附加壓降理論采用量綱分析的方法對傾斜管壓降公式進行擬合，獲得了傾斜管壓降公式。擬合公式預測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好并推導出在一定的實驗條件下傾斜

6、管的臨界角約為63°。
　　⑷利用Fluent軟件基于雙流體模型，采用k-ε-kp-εp湍流模型對高壓密相輸送中傾斜管內(nèi)氣固兩相流流動情況進行了模擬。模擬過程中考慮了兩種氣固兩相流間的相互作用:(1)氣固平均速度差引起的氣固兩相之間的曳力;(2)氣相速度脈動和固相速度脈動引起的氣固間的湍動能交換。模擬結(jié)果表明，在相同的實驗條件下，隨著表觀氣速的增大，固相濃度集中的區(qū)域會向管道截面中心移動。實驗條件相同時，粗顆粒物料固相濃度集中的區(qū)