高壓超濃相煤粉氣力輸送流動特性研究

1、東南大學(xué)博士學(xué)位論文高壓超濃相煤粉氣力輸送流動特性研究姓名：梁財申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：環(huán)境工程指導(dǎo)教師：趙長遂;陳曉平20070601中文掎要中文摘要氣力輸送在能源、化工，冶金、醫(yī)藥和食品加工等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。關(guān)于粉體的密相輸送，在試驗、數(shù)值模擬和信號分析方面有了許多有價值的研究成果。一般來說，這些系統(tǒng)主要在低壓下工作，高壓超濃相及變永分氣力輸送很少見到相關(guān)報道，目前，大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)如系統(tǒng)中因能實現(xiàn)減排，協(xié)同脫除和等污染物，是一種干凈、清潔、高效的能源利用技術(shù)，在潔凈煤利用領(lǐng)域日益得到重視和發(fā)展，年已在國家計劃中立項，煤基多聯(lián)產(chǎn)已被列為“十一五”計劃重大項目，煤粉的濃相氣力輸送技術(shù)

2、是煤氣化過程的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于高壓超濃相煤粉輸送中速度較低，固相濃度很高，流動形態(tài)復(fù)雜，流動穩(wěn)定性下降，系統(tǒng)的輸送技術(shù)要求和條件與一般輸送系統(tǒng)相差較大。煤粉中的水分可導(dǎo)致煤粉顆粒之間形成液橋，顆粒表面粘結(jié)力增強(qiáng)，摩擦力、黏性力及粘度均改變，出現(xiàn)造?，F(xiàn)象，造成流動的不穩(wěn)定甚至堵管，降低煤粉的含水率則需要消耗大量的能量。高壓超濃相及變水分氣力輸送的可借鑒資料和經(jīng)驗很少，尚無成熟理論依據(jù)可以參照，只能依賴對真實系統(tǒng)進(jìn)行試驗研究，獲取其流動規(guī)律。所以對高壓超濃相氣力輸送過程中流動特性的研究，無論在試驗方面還是理論方面都有待于深入。本文通過改變總輸送差壓、輸送壓力、流化風(fēng)量、充壓風(fēng)量、補(bǔ)充風(fēng)量和煤粉含

3、水率等參數(shù)，考察輸送特征參數(shù)的變化規(guī)律及輸送穩(wěn)定性。在充分掌握影響高壓超濃相氣力輸送特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，引入先進(jìn)的信號分析手段，對復(fù)雜的氣固兩相流流動特性進(jìn)行分析，從載有豐富輸送信息的信號中提取特征信息，將時域空間信號轉(zhuǎn)化到時頻空間，探究能量、標(biāo)準(zhǔn)差（）及熵變化規(guī)律，建立特征參數(shù)與氣力輸送流動特性之問的聯(lián)系。在輸送壓力高達(dá)氣力輸送試驗臺上，用氮氣進(jìn)行煤粉高壓超濃相氣力輸送試驗研究。分別在不同的總輸送差壓、壓力和輸送風(fēng)量等條件下進(jìn)行了輸送試驗，考察操作參數(shù)對煤粉質(zhì)量流量和固氣比等氣力輸送特征參數(shù)的影響。試驗結(jié)果表明：隨著流化風(fēng)量的增大。煤粉的質(zhì)量流量不斷增大，固氣比先增大后減小。隨著充壓風(fēng)量的升高

4、，煤粉質(zhì)量流量和輸送固氣比均增大，當(dāng)總輸送差壓或者輸送壓力升高時，煤粉質(zhì)量流量和固氣比均增大。獲得了高壓超濃相煤粉氣力輸送相圖。隨著表觀速度的增大，輸送壓損先降低后略有升高。在相同表蕊速度下，單位長度上的壓損隨著輸送壓力或總輸送差壓的升高而增大；總輸送差壓越大，經(jīng)濟(jì)輸送速度越高。在相同的工況試驗中，水平管輸送壓損高于垂直管輸送壓損。將先進(jìn)的熵分析和多分辨小波分析引入高壓超濃相煤粉輸送領(lǐng)域，對脈動信號進(jìn)行分析，提取特征參數(shù)，可以進(jìn)一步認(rèn)識流動更為復(fù)雜的規(guī)律。獲取熵與輸送差壓，含水率、風(fēng)量及表觀速度等之間的關(guān)系，建立信息墑與高壓濃相輸送過程中兩相流流動特性之間的聯(lián)系，進(jìn)行輸送穩(wěn)定性分析。利用多分辨

5、小波分析對特征信號進(jìn)行深層次的剖析，展現(xiàn)時域和頻率空間特征量，同時對不同頻帶上的信號進(jìn)行功率譜、能量和標(biāo)準(zhǔn)差等特征信息量分析，研究不同流動狀態(tài)下的流動特征和兩相流動態(tài)特性，為進(jìn)一步進(jìn)行流型變遷及穩(wěn)定性研究提供理論支持。在高壓超濃相煤粉輸送試驗臺上進(jìn)行變含水率煤粉輸送研究。含水率是影響物料流動特性的重要參數(shù)，對粉體的摩擦特性、流動性、分散性能和壓制性能起著重要的作用。當(dāng)煤粉中水分較高時，中文摘要煤粉顆粒之間存在的自由水主要以黏附液、楔形液和毛細(xì)管上升液等方式存在。水的表面張力的收縮將引起對兩個顆粒之間的牽引力，形成液橋，造成顆粒的團(tuán)聚，出現(xiàn)造?，F(xiàn)象，同時引起摩擦系數(shù)和粘度的增大。降低煤粉中的含水

6、率需消耗較多的能量，因此研究含水率對輸送特性的影響是十分必要的。隨著輸送煤粉含水率的升高，煤粉質(zhì)量流量逐漸降低；操作條件相同時，在相同的表觀速度下，煤粉含水率越高，輸送壓損越??；在相同表觀速度下，隨著煤粉含水率的增大，信息熵值減小。隨煤粉含水率的增大，小波分量的波動幅度逐漸減弱，小波分量上的能量逐漸下降，小波分量上的標(biāo)準(zhǔn)差隨著含水率的升高而降低。當(dāng)含水率超過時，經(jīng)常造成堵塞，無法正常輸送。關(guān)鍵詞：高壓；濃相；氣力輸送；質(zhì)量流量；固氣比；熵；多分辨小波分析，（），伍，；，（），蜮塔，犯，仃，：，主要符號說明主要符號說明輸送管路截面積流化風(fēng)流量注入發(fā)科罐的總風(fēng)量，管路中煤粉所占管路的截面積口伸縮因

7、子，平移因子輸送管管徑煤粉質(zhì)量流量，；氣體質(zhì)量流量玻爾茲曼常數(shù)水平輸送管長度吖煤粉含水率，發(fā)料罐壓力乃收料罐壓力緩沖罐壓力尸。流量計處氣體壓力總輸送壓力耽管路單位長度上的壓損輸送氣體體積流量發(fā)料罐壓力下的肥經(jīng)過管路的總風(fēng)量收料罐壓力下的經(jīng)過管路的總風(fēng)量函經(jīng)過管路的平均風(fēng)量充壓風(fēng)流量充壓風(fēng)流量，工作狀態(tài)下的氣體流量換算到流量計設(shè)計工作壓力下的流量尺雷諾數(shù)，信息熵熵增試驗溫度而設(shè)計狀態(tài)下的開爾文溫度乃工作狀態(tài)下被測氣體的開爾文溫度計算時間【，信號能量注入速度表觀速度煤粉顆粒的懸浮速度珞氣體真實速度助設(shè)計壓力下空氣的密度輸送煤粉密度輸送固氣比，輸送固體物料和輸送風(fēng)質(zhì)量比班口系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)砧氣體造成

8、的壓力損失系數(shù)住氮氣的黏度物料造成的附加壓力損失系數(shù)窗口的時寬窗口的頻寬口系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)內(nèi)摩擦系數(shù)戶水平管壓損水平彎管壓損垂直管壓損垂直管壓損最氣體造成的壓降；物料造成的附加壓降論文獨創(chuàng)性聲明，使用授權(quán)聲明東南大學(xué)學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。研究生簽名東南大學(xué)學(xué)位論文使用授權(quán)聲明東南大學(xué)、中國科

9、學(xué)技術(shù)信息研究所、國家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外，允許論文被查閱和借閱，可以公布（包括刊登）論文的全部或部分內(nèi)容。論文的公布（包括刊登）授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理。研究生簽名弘導(dǎo)師簽名；燃期：孕尸，“第一章緒論第一章緒論本文研究的背景和意義世界的能源構(gòu)成有一個發(fā)展過程。世紀(jì)年代始于英國的產(chǎn)業(yè)革命，使世界能源結(jié)構(gòu)從木柴轉(zhuǎn)向煤炭，發(fā)生了第一次大轉(zhuǎn)變。年，世界煤炭產(chǎn)量由（百萬噸當(dāng)量）增至，增加了倍。年煤炭占世界能源構(gòu)成，躍居第一位。從上世紀(jì)年代開始，世界能源構(gòu)成發(fā)生第二

10、次大轉(zhuǎn)變，即從煤炭向石油和天然氣的轉(zhuǎn)變。到年，石油和天然氣在世界能源構(gòu)成中由年的上升到，首次超過煤炭而占第一位，煤炭的比重則下降到。年，世界一次能源總消費量為，其中石油占，天然氣占，煤炭占，水電占，核電占。從總量而言，我國的煤炭資源相對豐富，油氣匱乏，不會出現(xiàn)能源以油，氣為主的時代。從表中可以發(fā)現(xiàn)，我國一次能源消耗量迅速攀升，石油消耗量逐漸增加。根據(jù)年國土資源部全表中國一次能源產(chǎn)量及其構(gòu)成能源消費總量年份（萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）占能源消費總量的比重（）煤炭石油天然氣水電國礦產(chǎn)資源儲量通報公布的數(shù)據(jù)，煤炭基礎(chǔ)儲量億噸，資源量億噸。石油的可采量為億噸，天然氣可采量為萬億立方米。但是我國人口眾多，人均能源可采

11、儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對石油的需求量不斷增大。年我國石油消耗量為億噸，原油凈進(jìn)口量為萬噸，成品油進(jìn)口萬噸，首次超過日本成為世界第二大原油進(jìn)國，對國際石油市場的依存度不斷提高。預(yù)計年需要進(jìn)口石油億噸，石油對外依存度將超過。我國以煤炭為主，石油依賴進(jìn)口，人均占有不足，在未來幾十年內(nèi)，煤炭在能源結(jié)構(gòu)中仍占主導(dǎo)地位，是我國戰(zhàn)略上最安全和最可靠的能源。通過“以煤代油，以煤制油”，是解決液體燃料短缺東南大學(xué)博士學(xué)位論文的主要途徑，其龍頭就是煤的大規(guī)模高效氣化。大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)對我國能源戰(zhàn)略具有重要意義：首先，大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)是煤基液化燃料、先進(jìn)的發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、制氫、燃料

12、電池等過程工業(yè)的基礎(chǔ)，是這些行業(yè)的公共技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)和龍頭技術(shù)。其次，采用大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)對現(xiàn)有落后的生產(chǎn)化肥的煤氣化裝置進(jìn)行改造，同時取代現(xiàn)有以油和天然氣為原料的技術(shù)路線。再者，高效煤氣化技術(shù)是一種高效、清潔的煤利用技術(shù)，可以解決，。排放問題。氣流床氣化技術(shù)是煤氣化技術(shù)發(fā)展的主要方向，現(xiàn)代過程工業(yè)（化工、發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)及制氫等）發(fā)展的一個顯著標(biāo)志就是大型化、單系列，這就對作為龍頭的煤氣化技術(shù)提出了更高的要求：必須向大規(guī)模高效的方向發(fā)展。由于受制造、運輸、安裝等客觀因素的限制，大規(guī)模不能簡單地與設(shè)備尺寸的大型化劃等號，必須在有限的設(shè)備尺寸上實現(xiàn)大規(guī)模高效，其途徑只有提高單位時間單位體積的處理

13、能力和處理效率。氣流床具有這樣的優(yōu)勢，這是其技術(shù)特點高溫、高壓、強(qiáng)烈混合所決定的。高溫提高了反應(yīng)速度，縮短了反應(yīng)時間，高壓則提高了單位體積的處理負(fù)荷，而強(qiáng)烈混合提高了轉(zhuǎn)化效率。高壓煤氣化要求煤粉必須在固氣比更高的壓力條件下輸送，另一方面，氣流床煤粉氣化技術(shù)先進(jìn)工藝指標(biāo)要求進(jìn)入氣化爐的煤粉中必須夾帶盡可能少量的惰性氣體（），致使輸送過程的固氣比高達(dá)。高壓超濃相氣力輸送對整個高壓煤氣化系統(tǒng)有著至關(guān)重要的作用，其輸送的穩(wěn)定性直接影響到爐內(nèi)的氣化溫度和氣化產(chǎn)物“。關(guān)于粉體的密相輸送，已有許多有價值的研究成果，被廣泛應(yīng)用于化工，發(fā)電、制藥和食品等行業(yè)。一般來說，這些系統(tǒng)主要在低壓下工作，高壓超濃相及變水

14、分氣力輸送研究很少見到相關(guān)報道。由于高壓超濃相輸送中速度較低，固相濃度很高，流動形態(tài)復(fù)雜，流動穩(wěn)定性下降，系統(tǒng)的輸送技術(shù)要求和條件與一般輸送系統(tǒng)相差較大”。煤粉中的水分可導(dǎo)致煤粉顆粒之間形成液橋，顆粒表面粘結(jié)力增強(qiáng)，摩擦力、黏性力及粘度均發(fā)生變化，出現(xiàn)造粒現(xiàn)象，造成流動的不穩(wěn)定，。高壓超濃相及變水分氣力輸送的可借鑒資料和經(jīng)驗很少，尚無成熟理論依據(jù)可以參照，所以只能依賴對真實系統(tǒng)進(jìn)行試驗研究，獲取其流動規(guī)律。本文針對自主創(chuàng)建的高壓超濃相氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)試驗研究，通過改變輸送壓力、煤粉含水率、總輸送差壓和風(fēng)量等試驗參數(shù)，掌握了煤粉質(zhì)量流量、固氣比及輸送壓損的變化規(guī)律，給出了高壓超濃相氣力輸送

15、的特性與規(guī)律。在深刻認(rèn)識流動特征的基礎(chǔ)上，深入地研究基于這些分析方法的特征參數(shù)與流動特性之間的內(nèi)在聯(lián)系，同時充分利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，提出一些創(chuàng)新性的思路，將一些更先進(jìn)的、更能反應(yīng)對象特征的分析手段引入到該領(lǐng)域內(nèi)，對高壓下的濃相氣力輸送兩相流流動特性進(jìn)行分析。氣力輸送的簡介氣力輸送發(fā)展簡史氣力輸送是指在管道中借助氣體的能量（動能或靜壓能）使顆粒物料按照指定的路線進(jìn)行連續(xù)輸送的一種運送方式。氣力輸送系統(tǒng)的類型很多，不同類型氣力輸送系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不相同。氣力輸送系統(tǒng)一般由供料裝置、輸送管路、分離機(jī)構(gòu)、氣體動力源四個基本部分組成，各不同部分的不同構(gòu)成及不同的組合結(jié)構(gòu)，構(gòu)成不同類型的氣力輸送系統(tǒng)。早在年

16、英就提出了利用管道將郵件作氣力輸送的方案。因此，氣力輸送技術(shù)乃始于成件物品的筒式輸送。數(shù)十年后氣力輸送第章緒論才開始用來卸送谷物、棉花和沙等散料，出現(xiàn)了第一臺浮船式氣力卸船設(shè)備以及固體式的吸糧機(jī)設(shè)備。這些氣力卸船設(shè)備問世之后曾在歐洲各國，特別是當(dāng)時的糧食輸入國，如英國，荷蘭、德國獲得了應(yīng)用和普及。但限于當(dāng)時的制造技術(shù)水平，氣力輸送技術(shù)在較長的一段時間內(nèi)幾乎無多大進(jìn)展，裝置均是基于低混和懸浮輸送原理設(shè)計的。直到世紀(jì)初才將其應(yīng)用范圍擴(kuò)大到車間內(nèi)部的物料運輸。就氣力輸送理論和實驗的系統(tǒng)而言，在世界上要數(shù)年由德國發(fā)表的研究報告了，他所提出的附加壓損系數(shù)法，至今仍用于稀相氣力輸送的設(shè)計計算。近數(shù)年來，氣

17、力輸送技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展異常迅速。就稀相懸浮輸送來說，其輸送模型、流動狀態(tài)分析、壓力損失計算、組成裝置和系統(tǒng)的各種部件結(jié)構(gòu)以及操作管理均已有一定的研究深度和經(jīng)驗積累。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，由稀相懸浮氣力輸送呈現(xiàn)出本質(zhì)上的缺陷，即其輸送風(fēng)速高帶來能耗大，管道磨損，輸送物料的破碎和分離除塵造成困難等問題，人們就試以從低輸送風(fēng)速、高濃度中來尋找新的途徑，開發(fā)新的裝置。年原聯(lián)邦德公司的內(nèi)套管式氣力輸送裝置開發(fā)成功，同年瑞士旁通式裝置，年英國勛，讞驗所的脈沖氣刀式氣力輸送裝置相繼問世。這些引人注目的研究成果，受到了世界各國的普遍重視，使粉體的氣力輸送技術(shù)進(jìn)入了一個嶄新的階段，此后又相繼出現(xiàn)了日本日曹公司的成栓

18、器脈沖式、小松制造公司的球式等粉體設(shè)備，使得氣力輸送技術(shù)日臻完善，。近年來，氣力輸送技術(shù)在以往低壓氣力輸送和高壓氣力輸送技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開拓應(yīng)用。例如，將粉料噴吹送入高溫熔化的液態(tài)金屬中；將粉末狀燃料噴入熔化爐和鍋爐中去的技術(shù)；利用港口吸卸谷物的吸糧機(jī)的原理將氣力輸送技術(shù)用于高溫熔渣的吸出清理對以往難以輸送物料的輸送技術(shù)；磨損性大的物料的輸送技術(shù)以及塑料成形體中物件輸送技術(shù)等。但人們對高壓超濃相氣力輸送流動特性的認(rèn)識仍然不夠清醒，缺少理論知識指導(dǎo)高壓超濃相氣力輸送的設(shè)計、運行和控制等，仍然需要更深一步的理論和實踐方面的研究。氣力輸送的技術(shù)特點氣力輸送系統(tǒng)具有明顯的特征，屬于管路輸送，沒有回程

19、。管路輸送是指輸送線完全為管道，沒有機(jī)械傳動部分，輸送時不占地面，而且輸送中物科與外界隔絕，不受外界的影響，也不會對外界環(huán)境造成污染等影響，設(shè)備簡單。船舶或者專用輸送容器等間歇式輸送和鏈?zhǔn)?、帶式運輸機(jī)等循環(huán)輸送，需有返回加料，而氣力輸送則沒有回程，這就減少了額外的動力消耗。概括起來，氣力輸送有如下優(yōu)點：（）輸送物科可以散裝，操作效率高，包裝和裝卸費用低（）設(shè)備簡單，占地面積小，可充分利用空間，設(shè)備的投資和維修費用少（）輸送量范圍較大，需要的操作人員少，還可以實現(xiàn)無人操作和管理自動化，因此需要的人工費用少；（）輸送管能靈活地布置，從而使工廠設(shè)備的配置合理化；（）輸送物科不受氣候和管道周圍環(huán)境條件

20、的限制，生產(chǎn)車間的布置也比較容易；（）能夠避免物科受潮、污損或混入其他雜物，可以保證輸送物料的質(zhì)量；（）在輸送過程中可以試驗多種工藝操作，如混和、粉碎、分級、干燥，冷卻，除塵和其他化學(xué)反應(yīng)；（）可以進(jìn)行由數(shù)點集中送往一處，或由一處散送往數(shù)點的遠(yuǎn)距離操作；東南大學(xué)博士學(xué)位論文（）對于化學(xué)性能不穩(wěn)定的物料，可以采用惰性氣體輸送。氣力輸送系統(tǒng)的分類一般所說的氣力輸送裝置型式，就是按照氣體在管道中的壓力狀態(tài)來區(qū)分，分為吸送式、壓送式和混和式三類。吸送式圖所示為吸送式的典型裝置。引風(fēng)機(jī)械裝在系統(tǒng)的末端。當(dāng)風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)后，整個系統(tǒng)形成負(fù)壓。這時，在管道內(nèi)外存在差壓，空氣被吸入管道。與此同時，物料也被空氣帶入管

21、道，并被輸送至分離器。在分離器中，物料與空氣分離。被分離的物料，由分離器底部的旋轉(zhuǎn)出料器卸出?？諝獗凰偷匠龎m器凈化，凈化后的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)排入大氣或循環(huán)使用。壓送式壓送式如圖所示。風(fēng)機(jī)裝在系統(tǒng)的進(jìn)料端進(jìn)行壓送。這種裝置系統(tǒng)的部件比吸送式復(fù)雜。由于風(fēng)機(jī)裝在系統(tǒng)的前端，因而物料便不能自由地進(jìn)入管道，必須用密封的加料裝置。當(dāng)風(fēng)機(jī)開動以后，管道內(nèi)的壓力便高于大氣壓力。這時，物料從料斗經(jīng)旋轉(zhuǎn)加料器加入管道。隨即被壓縮空氣輸送至分離器中。在分離器中，物料與空氣分離，并由旋轉(zhuǎn)出料器卸出。空氣則經(jīng)過除塵器凈化后排入大氣。圖吸入式氣力輸送裝置系統(tǒng)卜吸嘴；一管道；、分離器；一除塵器；風(fēng)機(jī)；出灰器；，出料器圖壓送式氣力

22、輸送裝置系統(tǒng)一風(fēng)機(jī)；一料斗；一加料囂；一管道；一分離器；出料器；除塵器壓送式與吸送式性能比較見表。表卜吸送式與壓送式性能比較第一章緒論比較項目輸送量輸送距離吸送較小式壓送大小均可式適宣于短距離（）適宜于加料地位受到限制而不能安裝壓送式加料裝置的場合適宜于長距離（）加料裝置占有一定的商度（）加料器結(jié)構(gòu)簡單，加料口可以敞開，加料方式能連續(xù)加料和輸送（）加料器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要在密封條（）吸料嘴可以移動，特別適用于運載件下加科或裝卸在倉庫內(nèi)、寬廣場地上或散裝在貨車、船艙內(nèi)的堆積物料（）由于出料裝置比較簡單，適宜于將某一集中點的物料分送至若干卸料（）由于加料裝置比較簡單，適宜于將分散物料集中起來進(jìn)行輸送

23、（）輸送空氣中無其他的雜質(zhì)混入（）料管直徑較大管道布置（由于在真空管道中送料，裝置有滲漏時會吸入空氣和水分（）由于系統(tǒng)處于真空狀態(tài)，物料水分比較容易揮發(fā)，輸送水分高的物料比壓送式容易點（）壓縮空氣中易混入空氣壓縮機(jī)的油質(zhì)和水分，從而沾污物料（）料罐直徑較?。ǎ┯捎谠O(shè)備和管道處于正壓狀態(tài)，裝置有滲透時會使管道內(nèi)的粉塵外逸（）輸送系統(tǒng)的阻力允許到達(dá)風(fēng)機(jī)的最大排氣壓力，因而，如果輸送條件改變（如輸送量增加），也能保證一定程度的適應(yīng)性能，還可以向有壓容器輸送分離器（）結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要有氣密裝置（）（）較大（）較?。ǎ┙Y(jié)構(gòu)較簡單，無需氣密裝置（）在輸送過程中需要進(jìn)行間接加熱或冷卻時，由于壓送管徑較細(xì)，便

24、于采用水套（）輸送物料不能接觸氧氣時，可用惰性氣體密封循環(huán)壓送在輸送產(chǎn)品的同時，可以降低車問或生產(chǎn)設(shè)備的熱量和粉塵工藝要求（）輸送過程中可以進(jìn)行物料的干燥和冷卻（）不致溢出粉塵而污染周圍環(huán)境混和輸送系統(tǒng)混和輸送系統(tǒng)是在同一種輸送系統(tǒng)既有正壓又有負(fù)壓，利用兩種不同系統(tǒng)的優(yōu)勢，因而可以應(yīng)用于比較復(fù)雜的輸送中?；旌拖到y(tǒng)可以是壓一送式，也可以是送一壓式的組合系統(tǒng)。氣力輸送流動特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀濃相氣力輸送由于能耗低。顆粒對管道磨損輕且固體質(zhì)量流量高而受到廣泛的關(guān)注。有關(guān)氣力東南大學(xué)博士學(xué)位論文輸送的國內(nèi)外文獻(xiàn)主要集中在低壓低濃度的條件下壓損計算及影響因素肚、優(yōu)化輸送過程、尋找最佳工作狀態(tài)，】、相圖【

25、川和管內(nèi)流動形態(tài)分析等領(lǐng)域。對于輸送壓力高達(dá)，輸送固氣比達(dá)條件下高壓超濃相及變水分氣力輸送的可借鑒資料和經(jīng)驗很少，尚無成熟理論依據(jù)可以參照，對其更為復(fù)雜的流動特性的研究尚處于發(fā)展階段。和【研究了玻璃珠和不同尺寸的煤粉在水平玻璃管中的流動特征，認(rèn)識到顆粒運動的四種模式：懸浮流、分層流和沙丘流、氣固間歇流和低速流動（固體沿著固體靜止層的頂部滑動）。后來，描述了水平氣固的流動特征，從均勻流到柱塞流。【確定了水平氣力輸送中三種基本流型：懸浮流、分層流和地毯流。“使用相圖來描述水平管中所觀察到的氣固兩相流流型，并提出了決定水平氣固兩相流流型的三個最重要的參數(shù)是氣體的平均速度、顆粒尺寸和管道直徑。冽考察密

26、相氣力輸送系統(tǒng)中物料流動的不穩(wěn)定性，采用高速攝影與分析流型，得到一致結(jié)果，同時還對管道中物料的濃度進(jìn)行功率譜、互相關(guān)函數(shù)和混沌分析，結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)，得到不穩(wěn)定輸送的特征。瑚對氣力輸送的利弊及缺點進(jìn)行了系統(tǒng)的介紹，對壓降的計算和流動形態(tài)辨別的方法進(jìn)行了研究，同時探討了在不穩(wěn)定的狀態(tài)下利用光滑管壁輸送粗糙物料的可行性。細(xì)物料和可壓縮塑料顆粒的柱塞輸送設(shè)備的輸送規(guī)律也進(jìn)行相關(guān)的探討。對傳統(tǒng)的壓降預(yù)測經(jīng)驗公式進(jìn)行修正，應(yīng)用到較粗糙的物料輸送壓損預(yù)測中，與試驗數(shù)據(jù)相吻合。【對水平稀相渦輪式氣力輸送的顆粒特性進(jìn)行了研究，利用攝像技術(shù)測量氣力輸送的管路剖面的顆粒速度和濃度分布，對渦輪式氣力輸送的顆粒速度和

27、濃度分布進(jìn)行了探討。”將直徑的沙粒通過直徑、，和，長度的水平管輸送，研究低速氣力輸送的壓降特性。輸送氣體在水平管軸向的膨脹導(dǎo)致流動的變化，壓降呈現(xiàn)非線性變化，提出了低速輸送下的壓力降經(jīng)驗公式。利用試驗方法探討壓損最小時的經(jīng)濟(jì)速度，研究物料的半徑、密度和顆粒外形對能量損耗最低時的噎塞速度。利用試驗數(shù)據(jù)和輸送相圖，獲得固體裝入比與數(shù)之間的相關(guān)性?！鲍@得不同輸送條件下壓力脈動的幅度和頻率分布規(guī)律。提出在典型的相圖中對應(yīng)于最小壓力處的氣體速度處的波動最小，獲得壓力變化軌跡與穩(wěn)定區(qū)域之間的聯(lián)系。為使氣力輸送達(dá)到最佳輸送狀態(tài)，提出了兩種不同的優(yōu)化技術(shù)。，對粒狀物料低速柱塞流的輸送極限進(jìn)行了研究，在不穩(wěn)定輸

28、送區(qū)域的確定方法也在理論和試驗兩個方面進(jìn)行了探討，提出了界定不穩(wěn)定區(qū)域的方法和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的新理論模型。并對遠(yuǎn)距離大規(guī)模氣力輸送設(shè)備設(shè)計、預(yù)測壓降等進(jìn)行了研究?！尽睂ΜF(xiàn)存濃相氣力輸送模型進(jìn)行探討，尋找最佳壓損計算模型，結(jié)合試驗數(shù)據(jù)，提出了相應(yīng)的計算經(jīng)驗公式。采用試驗方法對不同物料濃相柱塞流的摩擦系數(shù)進(jìn)行測量，為現(xiàn)有的經(jīng)驗公式和理論模型提供更為準(zhǔn)確的參數(shù)。氣固兩相流的壓力和壓損信號載有大量的動態(tài)信息，是物料特性，輸送形態(tài)，穩(wěn)定性、輸送管道幾何特性和能量交換等流動特性的綜合體現(xiàn)。許多先進(jìn)的信號處理方法已經(jīng)用于兩相流動特性的分析，如小波分析】、功率譜密度”“”、層析技術(shù)“】及混沌等。，通過改變氣體速度、

29、固體質(zhì)量流量等進(jìn)行輸送試驗，利用多尺度小波分析、概率密度和統(tǒng)計規(guī)律分析輸送過程中的壓力脈動信號，獲得了不同流動形態(tài)下的脈動規(guī)律。和利用小波分析將壓力信號從時域空間轉(zhuǎn)變到時頻空間，對不穩(wěn)定流動進(jìn)行狀態(tài)診斷和泄漏探測。將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波分析應(yīng)用到輸送中的流型辨別，采用九尺度，波分析壓力信號，然后將壓力信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行流型鑒別。采用測量技術(shù)，對輸送過程中物料由于摩擦所載的靜電進(jìn)行測量，從而獲得第一章緒論物料顆粒的運動速度?！薄坎捎秒娙轀y量系統(tǒng)構(gòu)成電容方陣，根據(jù)輸送物料與輸送氣體的電容量不同獲得電信號，然后進(jìn)行圖像反演進(jìn)行流型鑒別】采用電容層析成像技術(shù)監(jiān)視輸送過程中的特征參數(shù)，利用統(tǒng)計學(xué)規(guī)律分析獲

30、得的試驗數(shù)據(jù)，直接用來控制輸送過程。忡采用多分辨小波分析對渦輪式氣力輸送系統(tǒng)的差壓信號進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)懸浮流和沙丘流的相同尺度上存在不同特征現(xiàn)象，且主頻存在差別。國內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者也對氣力輸送的流動特性】進(jìn)行了研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王宏建立了高濃度氣力輸送試驗臺，實現(xiàn)了高濃度煤粉的連續(xù)輸送。采用尸一測量系統(tǒng)，對垂直管道截面上有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)軸向平均速度分布不均勻，中心區(qū)域高，邊壁區(qū)域低；軸向脈動速度邊壁區(qū)域大，中心區(qū)域小。徑向平均速度邊壁區(qū)域大，中心區(qū)域??；徑向脈動速度變化劇烈，濃度越高，變化越劇烈。該文進(jìn)行了垂直管段阻力特性試驗研究。對垂直管高濃度流動現(xiàn)象進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)貼壁現(xiàn)象，輸

31、送比越大，貼壁越嚴(yán)重截面濃度分布較均勻。垂直管內(nèi)流動狀態(tài)處于鉛垂氣力輸送狀態(tài)相圖的噎塞點下，試驗時容易發(fā)生管道堵塞現(xiàn)象。東北大學(xué)的吳新杰”利用電容層析成像方法，針對氣固兩相流圖像重建、流型辨識、速度及其分布測量中的有關(guān)問題進(jìn)行探討和研究。北京科技大學(xué)的江洪、沈頤身，等建造了輸送管徑為的氣力輸送裝置，對濃相氣力輸送的相圖和流動形態(tài)及其相應(yīng)的變化規(guī)律進(jìn)行研究。龔欣，等在內(nèi)徑為，、的管道中進(jìn)行輸送試驗，考察操作參數(shù)對煤粉質(zhì)量流量、固氣比和表觀速度等特征參數(shù)的影響，獲得低壓下特征參數(shù)隨試驗條件的變化規(guī)律，給出了基于試驗系統(tǒng)描述各參數(shù)之間相互關(guān)系的經(jīng)驗方程。周建剛等提出了一種適合高爐噴煤高濃度輸送的新工

32、藝，即流化罐上出料形式，總管補(bǔ)氣調(diào)節(jié)粉料量，單管路輸送至高爐爐前的分配器，粉料經(jīng)分配器支管分配到各個風(fēng)口。同時研究開發(fā)了煤粉高濃度流化裝置、氣力調(diào)節(jié)裝置和球形旋流分配器。該工藝簡單合理，經(jīng)企業(yè)大中型高爐試驗證明，該工藝及其配套裝置可以滿足大能力煤粉輸送和精確控制及均勻分配的要求。趙軍”等以空氣、粉煤灰和砂石作為工作介質(zhì)，對氣力輸送管道中氣固兩相流的流動特性進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗研究，尤其對管路系統(tǒng)的特性、操作條件、物料和氣體的性質(zhì)等影響氣固兩相流壓力損失的主要因素進(jìn)行了深入的分析與探討，并針對氣力輸送工程設(shè)計中的節(jié)能降耗問題給出了指導(dǎo)性結(jié)論。林江對氣力輸送系統(tǒng)中具有不同初始狀態(tài)的固粒群在加速區(qū)的氣固

33、兩相流動進(jìn)行了數(shù)值模擬。氣流場采用修正的加湍流模型進(jìn)行計算，利用相間滑移數(shù)值方法（）求解全流場的方程，并推導(dǎo)求解了在時間模式和空間模式下具有不同初始速度的固粒群的運動解析關(guān)系。邱鵬華【”等在總結(jié)前人獲得的經(jīng)驗公式的基礎(chǔ)上，在高濃度試驗臺上進(jìn)行試驗，獲得水平管細(xì)粉高濃度分層流動的阻力公式。陳斌考慮了顆粒之間以及顆粒和壁面之間的碰撞，建立了顆粒動力學(xué)雙流體模型，對氣力輸送過程中輸送氣速、顆粒密度、顆粒直徑、顆粒的質(zhì)量流量、顆粒之間的碰撞恢復(fù)系數(shù)、顆粒與壁面碰撞恢復(fù)系數(shù)、鏡面反射因子、輸送管道管徑和管道的傾斜角度等參數(shù)對輸送的影響進(jìn)行了數(shù)值模擬。歐陽潔”對用于兩相流計算的硬球模型進(jìn)行簡化，模擬了水平

34、氣力輸送系統(tǒng)中顆粒波的動態(tài)流型。氣體狀態(tài)由兩相耦合的方程描述，顆粒運動通過單顆粒的運動軌跡描述。并且，顆粒的碰撞運動由沖量守恒原理控制，顆粒的懸浮運動由力平衡方程決定，相間耦合作用依據(jù)牛頓第三定律處理。模擬結(jié)果從介觀層次呈現(xiàn)了水平氣力輸送系統(tǒng)中與實驗特征吻合的顆粒波狀流，說明了顆粒波的傳播速度取決于氣體速度，它并不敏感地依賴于系統(tǒng)中的存科量及物料密度。沈湘林【等用氮氣進(jìn)行干煤粉加壓密相輸送實驗，研究了該系統(tǒng)作為干煤粉加壓氣化爐供煤裝置的工作特性，包括輸送穩(wěn)定性、以及東南大學(xué)博士學(xué)位論文輸送壓差與煤粉輸送速率和輸送管中煤粉濃度的關(guān)系等。并指出在高壓、高濃度密相輸送情況下，輸送管中的煤粉濃度是影響輸送管道壓降的主要因素。熊源泉，等通過試驗和理論計算兩種方法研究高濃度下煤粉密相氣力輸送管穩(wěn)定段的壓力損失情況。把的附加損失系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系式引入經(jīng)典的氣力輸送理論中，理論計算值與試驗值吻合的相當(dāng)好。將先進(jìn)的信號分析方法引入氣固兩相流流動特性分析，提取特征信息在國內(nèi)也得到了一定程度的發(fā)展和應(yīng)用。陳利東口”在對濃相輸送的相圖、流型及穩(wěn)定性研究的基礎(chǔ)上，提出了一種檢測流型與判斷穩(wěn)定性的方法。在分析和處理計算機(jī)采集到的輸送管內(nèi)壓力波動信號后，發(fā)現(xiàn)水平輸送管內(nèi)壓力波動信號較大振幅的概率密度之和與表觀氣速之間有較好的對應(yīng)關(guān)系，可作為判斷