非均勻布風流化床內(nèi)大顆粒停留時間特性

田鳳國，朱田，孔德正，雷鳴

（東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海201620）

引 言

因具有較好的傳熱傳質性能和蓄熱能力，流化床廣泛應用于礦物焙燒、生物質氣化、垃圾焚燒等能源化工過程[1-2]。所處理的顆粒系統(tǒng)往往包含多種組分，它們之間的物理、化學性質有較大的差異。這就需要新鮮給料混合均勻、有效成分充分反應，并及時排出產(chǎn)品顆粒或無效成分，以防止床層分層與底部非流化狀態(tài)[3-6]。為此人們提出多種型式的內(nèi)循環(huán)流化床，以提高對大尺寸物料的移除能力，如傾斜布風板[7]、定向風帽[8]、非均勻布風[9-11]等。傾斜布風板非均勻布風內(nèi)循環(huán)流化床因結構簡單，備受關注。

非均勻布風內(nèi)循環(huán)流化床氣泡動力學與傳統(tǒng)鼓泡流化床顯著不同。田文棟等[10]、劉典福等[9]以及尹斌等[12]通過可視化測量發(fā)現(xiàn)，高風速區(qū)內(nèi)的上升氣泡橫向移動，將物料攜帶至低風速區(qū)；與此同時，低風速區(qū)物料沿傾斜布風板向下游高風速區(qū)移動，床內(nèi)存在有規(guī)律的顆粒循環(huán)流動。文獻[11]利用離散單元法模擬量化描述了高低風速區(qū)域之間的顆粒循環(huán)通量，并闡述了床內(nèi)物料的微觀混合機制。

更為重要的是，內(nèi)循環(huán)流化床往往涉及復雜顆粒系統(tǒng)的流化、混合與分離。給料尺寸通常是床料的1～2個數(shù)量級，且密度分布較廣。當前，流態(tài)化物料混合特性研究大多關注屬性相同或相近的物料種類[13-16]，類似大尺寸物體的運動特性研究僅偶有提及[17-19]。Weinell 等[18]曾 以單個尺寸為15 mm 的輕質放射性顆粒為示蹤粒子，考察床料在循環(huán)流化床內(nèi)部不同區(qū)域內(nèi)的運動特性。……