论文总字数：24972字

摘 要

加压流化床富氧燃烧被认为是极具前景的燃煤碳捕集技术。为了研究加压流化床高温气固流动特性，得到煤在加压富氧燃烧过程中流态调控方法，本文利用已构建的热态加压流化床气固流动测量系统，在压力0.1-0.5MPa，温度300-850℃范围内考察了压力、温度、粒径及粒径分布、气氛对Geldert B类颗粒最小流化速度的影响。结果表明：随着压力的增加，Geldert B类颗粒的最小流化速度会减小，且随着压力的增加减小趋势越来越缓慢；在压力不变的情况下，最小流化速度随着温度的升高而降低，且下降的幅度逐渐变小；同一温度压力气氛下，粒径越大，最小流化速度越大；同一索尔特平均直径，不同粒径分布体系颗粒随温度压力变化规律基本一致，且均表现为最小流化速度二元分布gt;均匀分布gt;高斯分布gt;窄筛分；O₂/CO₂气氛下最小流化速度较空气气氛下低，且随着氧浓度的增加最小流化速度也有略微的减小。基于单颗粒受力分析，并通过对实验数据进行拟合，建立了新的Ar与Re_mf关联式。

关键词：增压流化床，临界流化速度，富氧燃烧

Abstract

Pressurized fluidized bed oxy-coal combustion is considered to be a promising carbon capture technology. In order to study gas-solid flow characteristics of pressurized fluidized bed at high temperature and obtain the flow state regulation method of coal in pressurized oxy-fuel combustion process, the effect of pressure, temperature, particle size and particle size distribution and atmosphere on the minimum fluidization velocity of the particles were investigated in the range of 0.1-0.5 MPa and 300-850 °C using a hot-pressurized fluidized bed. The results show that with the increase of pressure, the minimum fluidization velocity of Geldert B particles decreases, and the trend decreases with the increase of pressure. Under the condition of constant pressure, the minimum fluidization velocity decreases with the increase of temperature, and the decreasing amplitude becomes smaller. Under the same temperature and pressure, the larger the particle size, the greater the minimum fluidization velocity. With the same Salter average diameter, the trends of different particle size distribution systems are basically the same as temperature and pressure changes, and both show the minimum fluidization velocity binary distributiongt; uniform distributiongt; Gaussian distributiongt; narrow screening. The minimum fluidization velocity in the O₂/CO₂ atmosphere is lower than that in the air atmosphere, and the minimum fluidization velocity also decreases slightly as the oxygen concentration increases. Based on the single particle force analysis, and by fitting the experimental data, a new Ar and Re_mf correlation was established.

KEY WORDS: pressurized fluidized bed，minimum fluidization velocity, oxy-fuel combustion

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 富氧燃烧技术 2

1.3 增压富氧燃烧技术 3

1.3.1 增压富氧燃烧技术及其原理 3

1.3.2 增压富氧技术的优势 4

1.4 加压流化床气固特性的研究进展 4

1.5本文的主要工作 6

第二章 加压流化床实验装置 8

2.1 系统介绍 8

2.2 实验材料 9

2.3 数据测量及采集 9

2.4 实验前调试 10

2.4.1 空床系统稳定性能调试 10

2.4.2 常压带床料测试 10

2.4.3 加温加压测试 10

2.6 小结 11

第三章 最小流化速度实验研究及分析 12

3.1 引言 12

3.2 实验原理及实验流程设计 12

3.2.1 实验原理 12

3.2.2 实验流程 13

3.3 实验数据处理 13

3.4 不同因素对最小流化速度的影响 14

3.4.1 温度对最小流化速度的影响 14

3.4.2 颗粒物性参数对最小流化速度的影响 16

3.4.3 压力对最小流化速度的影响 20

3.4.4气氛对最小流化速度的影响 23

3.5 本章小结 23

第四章 实验数据模型建立及其他相关气固特性 25

4.1 模型建立 25

4.2 公式拟合 26

4.3 其他相关气固特性 27

第五章 结论与展望 29

5.1 结论 29

5.2 后续工作建议 29

参考文献（References） 31

致 谢 33

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

中国在各领域上的长足发展，随之带来的是对能源的日益增加的需求，从2007年开始截止到2017年，在这短短的十年内能源消费增长了54.6%，尽管在国家政策的宏观调控下能源消费的增长趋势有所放缓，但在2017年依旧贡献了近35%的全球增长量，是目前世界上最大的能源消费国[1]。

相较于其他的发达国家着重对于石油、天然气的利用，我国由于国情的特殊采用煤作为主要能源，煤炭作为我国能源消费的重要组成部分，煤约占能源总消耗的60%左右，远远高于世界平均水平（见图1）[2]。因为中国的资源水平相对较差，石油、天然气等优质资源短缺，严重依赖于对外进口，铀矿虽然资源丰富但供给不足，可再生能源充沛却又因技术手段开发程度不高，难以满足生产发展需要。

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