树枝状管式气体分布器是催化裂化装置再生器普遍使用的一种气体分布器。但这种分布器在实际运行过程中存在着气体分布不均匀、管子和喷嘴磨损、催化剂流化质量下降、催化剂再生效果差等一系列问题,严重影响了催化裂化装置的正常运行。气体分布器布气性能和磨损现象与喷嘴在密相床层中的射流特性密切相关。因此,开展树枝状气体分布器的喷嘴在密相床层中的射流特性,以及对射流影响区床层流态的影响研究,对分析气体分布器的布气性能和磨损机理,及对结构优化具有重要的指导意义。本研究在二维矩形床实验装置上,以FCC催化剂为颗粒,采用摄影考察法和压力传感器测量相结合的手段,考察了喷嘴的操作气速、喷嘴的安装角度、静床料高度及喷嘴伸出长度等因素对喷嘴的射流长度、喷嘴压降、喷嘴出口的压力脉动,以及射流影响区内压力脉动特性的影响规律。主要结论如下:喷嘴的射流长度随喷嘴出口气速和喷射角度的增大而变长。射流气体在向上翻转过程中,在气体分布器两分支管之间产生旋转涡流现象,旋转涡流的大小与喷嘴出口气速和安装角度有密切关系。实验现象表明旋转涡流是引起分支管外壁面产生磨损的直接原因。基于实验数据,建立了喷嘴射流长度的计算模型。喷嘴压降随喷嘴出口气速和喷嘴长度的增大而增大,建立了喷嘴压降的计算公式。不同喷射角度下喷嘴出口压力脉动主要影响因素为相邻喷嘴射流的冲击,次要影响因素为颗粒浓度。喷射角度为45°时,喷嘴出口压力脉动随静床高度和喷嘴伸出长度增大而增大。射流影响区床层压力随轴向高度、喷射角度增大而减小,随喷嘴出口气速、静床高度和喷嘴伸出长度增大而增大,由测点以上的物料量决定。喷射角度为0°和22.5°时,分支管间床层处于密相区,压力脉动由气泡运动引起;喷射角度为45°和67.5°时,分支管间床层处于射流影响区,压力脉动随轴向高度增大先增后减,随喷嘴出口气速、静床高度、喷嘴伸出长度增大而增大,由气流湍流度决定。引起喷嘴出口及床层射流影响区的压力脉动的主要来源是小颗粒团运动,次要来源是弥散颗粒运动。