大颗粒流态化特性的实验研究.pdf

万方数据

大颗粒流态化特性的实验研究周勇敏，蔡顺华，张少明佟桂芳等¨8’19J贝0通过对冷态的大颗粒流化床的内流化曲线和初始流态化速度测定(南京工业大学材料科学与S-程学院，江苏南京210009)根据GeldartD¨1的研究，气固聚式流化床中，粗颗粒和细颗粒的流态化特性有明显的差异，从而根据颗粒的密度和直径将流态化的颗粒分为A、B、C、D4类，将平均粒径在0．5mm以上的颗粒称为过粗颗粒而将其定位于只能进行喷动床操作。但是，根据佐成俊清怛1的研究表明，直径在5mm以上的颗粒在适宜的操作条件下会呈现出良好的流态化状态，且颗粒处于完全的混合状态，从而得出对于大颗粒流化床完全可以和一般的流化床一样来处理的结论。随着近年来流态化技术和水泥煅烧工艺的不断发展，水泥熟料流态化煅烧技术也受到日益重视旧一4|。作为应用基础研究的大颗粒流化床的流态化相关特性也成为流态化研究的重要内容。杨国华等¨纠以粒度分布较广的大颗粒为对象，研究了大颗粒振动流化床的空气动力学特性，得出了大颗粒振动流化床的三层结构特征，并探讨了振动对大颗粒流化床的流化参数的影响规律。李晓光等¨刮以黄豆、绿豆及小米模拟水泥生料球，探讨了大颗粒流化过程中的鼓泡及节涌现象，并通过床层内压力脉动的测定研究了大颗粒流化床的流化质量，认为粒度分布是影响流化质量的重要因素。但是，该研究对大颗粒流化的全过程缺乏系统的分析。周勇敏等¨刊通过冷态模型实验对大颗粒水泥生料球在方形喷动床内的喷动流化特性进行了较全面的研究。床层压力波动的实验及仿真探讨了大颗粒流化床的稳定性。结果表明，直径为4mm以上的大颗粒要获得类似于粉状物料稳定的流化状态是很困难的。然而，实际中这类不稳定的流化床在多方面都有其应用价值，如多种成份问的固相反应、粒状物料的烘干和分选等。除此以外，许多研究者Ⅲ以41还对大颗粒流化床内颗粒的停留时间分布、颗粒破碎行为与理论、大颗粒流化床内颗粒的传热特性、干燥特性进行了相关研究。对3mm以上颗粒为物料的流化床的流化过程研究报道较少，这一类型的颗粒与小颗粒的流化特性的区别，需要作进一步的研究。因此，本文以大颗粒水泥生料球为实验物料，通过流化曲线的测定及床层高度的测定研究大颗粒物料流化过程的特点。流态化曲线是指颗粒层从固定床开始，经历流化床，至床层内的颗粒达到气体输送速度过程(或是这一过程的逆过程)中床层压降△P和床内表观气体流速秽。之间相互关系的曲线。为了全面了解大颗粒流化床的流化特性，分别在表观速度增加和表观速度降低的情况下，对大颗粒流化曲线进行了测试。第27卷第2期2005年3月、南京工业大学学报JOURNALNANJING摘要：通过对大颗粒流化曲线及床层高度的测试对大颗粒流化床的流化过程进行了研究。结果显示，大颗粒的流态化过程是一个渐进的过程，整个流化过程可以分为：床层高度恒定、颗粒位置调整、表面颗粒运动、节涌波动和完全流化5个阶段。由于颗粒自身特性的影响，导致大颗粒流化过程中的各个特征速度(如起始鼓泡流化速度和完全流化速度)产生了有别于小颗粒流化床的特性。关键词：大颗粒；流化床；流化曲线；临界流化速度中图分类号：TQl72．6+21．9文献标识码：A文章编号：1671—7643(2005)02—0034—051OFUNIVERSITYTECHNOLOGY基金项目：武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室开放课题基金资助项目作者简介：周勇敏(1966一)，男，江苏张家港人，硕士，副教授，主要研究方向为材料工程、流态化工程。Email：[e-mail]01．27No．2Mar．2005收稿日期：2004—05—16
万方数据
万方数据
万方数据

结论颗粒处以流化状态，下部的颗粒维持在最松散的堆积状态形成了一个自然的颗粒层布风装置，并与下面的分布板一起形成了一个新的分布装置。此时由于形成的颗粒层分布器空隙率大，并且孔隙间的连通面较大，气体实际流速仍然较低，就很容易在堆积颗粒层上方形成较大的气泡。而上部由于床层较薄，不足以产生使气泡破裂的阻力，这些气泡在固定床上方很快合并，直径增大，直至达到床层直径，气泡在床内上升使上部的流态化层整体向上运动，使整个床层成为节涌流化状态。气泡膨胀使在固定床层和流态化层之间的空间增大，其内部的压力降低，上面的流态化层的阻力达到使其破裂的值后，气泡便会破裂，此时流态化层下部压力突然降低，整个床层向下塌落。此后又有新的此类气泡产生，从而产生一个节涌过程。当表观气速增加，下部固定床内会有颗粒加入流化床，直到表观气速达到“。后，全部颗粒都加入流态化层。由于床层内的颗粒是逐步加入流化床的一个渐进的过程。因而同种颗粒床高越高，完全流化所需的气体量也越大，相应的M。的值也就越大。(1)实验结果表明，大颗粒也能实现较好的流化，速度上升和速度