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压力波动已被证明与气固多尺度结构的动态行为密切相关,因此采用适当的分析方法从压力波动中提取关键特征信息,有助于理解循环流化床的多尺度动力学。为了充分认识循环流化床内的气固多尺度特性,本文使用一套综合型循环流化床冷模实验平台,在提升管Ug=5-9 m/s、Gs=100-800 kg/m~2s和下行床Ug=1-9 m/s、Gs=100-1000 kg/m~2s高密度操作范围内,详细研究了采样频率对压力波动特征的影响并确定了合适的采样频率。从实验角度分别模拟出仅体现宏观(介观、微观)尺度特性的操作条件,明确了引起相对应压力信号波动的主要频段,并以此作为压力波动多尺度分解的依据。进一步通过比较分解信号的动力特性差异识别了循环流化床内的多尺度结构,从频域上定量获得代表气固各尺度特性的压力信号并研究了气固多尺度结构的流动特性,最后对比分析了提升管与下行床在相同条件下气固多尺度流动特性的异同之处。提升管和下行床内压力信号的时域波动特性与采样频率fs密切相关。当fs较低时,压力波动较为缓慢。随着fs的增大,波动曲线中低频缓慢波动和高频急促波动并存,显示出压力波动是由多种气固动态行为引起的。进而对不同频域内压力波动特征进行研究发现,不同fs下压力低频成分(f<5 Hz)均表现出波浪形的周期性波动特点。而随着fs的增加,压力高频成分(f>5 Hz)逐渐能够完全反映气固介微观尺度下的行为,因此波动程度变大,提升管内压力高频成分的标准偏差Sd从10 Pa增加到30 Pa,而下行床内压力高频成分Sd则从20 Pa增至31 Pa。而且压力高频成分的波动曲线愈发密集嘈杂,表明fs对压力高频成分复杂程度产生了影响。最后利用近似熵对压力高频成分进行了复杂性分析。当fs=50-400 Hz时,提升管和下行床内压力高频成分近似熵均逐渐减小,而fs=400-1000 Hz时,压力高频成分近似熵则保持恒定,表明fs=400 Hz时压力高频成分可以完全反映出微观尺度行为的动力学特征,且可能受噪声的影响最小。因此确定压力信号合适的fs为400 Hz。从实验角度证明了气固多尺度结构确实能够分别引起压力不同频段的波动。当床层内只存在宏观气体流动时,压力功率谱在f<1 Hz的幅值较高,说明低频波动是引起宏观压力波动的主要因素。具有毫米级特征粒径的煤球渣颗粒在下行管中因运动、碰撞等行为使得压力功率谱在2-10 Hz内均出现多个峰值,因此由于介观尺度特性引起的压力波动集中在中频部分。弥散颗粒在下行管中相互碰撞对气体产生了扰动,使压力功率谱在50-200 Hz内出现多个宽谱峰值,因此由于微观尺度特性引起的压力波动主要集中在高频部分。上述结果为循环流化床内气固多尺度结构在压力信号频域上的量化提供了可靠的评价标准。进一步通过小波分析和递归分析对循环流化床中压力波动进行9尺度分解,通过表征和比较小波分解信号的动态特征识别了多尺度结构:1-2尺度细节信号(50-200 Hz)反映了气固微尺度特性,3-6尺度细节信号(3.125-50 Hz)反映了气固介尺度特性,7-9尺度细节信号和9尺度近似信号(0-3.125 Hz)反映了气固宏尺度特性。然后将子信号重构获得了宏观、介观、微观尺度的压力信号。通过宏观、介观、微观尺度压力信号的能量考察了提升管内气固多尺度结构的轴向分布特性及操作条件的影响情况。气固多尺度结构的轴向分布特性与颗粒浓度密切相关。颗粒浓度随轴向位置的增加逐渐减小,宏观颗粒浓度脉动程度、颗粒聚团破碎与聚并的强度、弥散颗粒碰撞剧烈程度沿轴向逐渐变低,提升管底部区域宏观、介观、微观尺度信号能量最高分别可达290488、1191、18577 Pa~2,并沿轴向逐渐衰减。在高密度条件下,多尺度压力信号能量沿提升管轴向的分布形式发生了变化,气固多尺度行为也变得更加剧烈。Gs的增大或Ug的减小都将使颗粒浓度升高,此时轴向高度14.06 m处的宏尺度信号能量涨幅最高可达2290%,宏观颗粒浓度脉动能力大幅增强;介尺度信号能量涨幅最高可达2366%,颗粒聚团破碎与聚并强度更大;微尺度信号能量涨幅最高可达1973%,颗粒接触机会增加造成颗粒碰撞等行为愈发剧烈。下行床多尺度压力信号能量沿轴向呈现出指数型或“C型”的分布特点。宏观、介观尺度信号能量随Gs增加而增大,轴向高度3.58 m处的能量涨幅最高分别可达5458、1846%。随Ug增加的变化趋势在不同Gs下存在差异,宏尺度信号能量在Gs<500 kg/m~2s时随Ug的增加而升高,而在Gs≥500 kg/m~2s时随Ug的增加而降低。介尺度信号能量在Gs≤600 kg/m~2s时随Ug的增加而增加,而在Gs≥800 kg/m~2s时随Ug的增加而减少。微尺度信号能量则对Ug和Gs的变化并不敏感。对提升管与下行床气固多尺度结构的流动特性在相同条件下做了比较。当Gs=100-300 kg/m~2s时,随着Ug的提高,下行床宏观颗粒浓度脉动能力与提升管逐渐接近,下行床颗粒聚团破碎/聚并的剧烈程度逐渐接近并超过提升管。就两个反应器的充分发展区而言,当Gs≤200 kg/m~2s时,提升管和下行床内弥散颗粒碰撞等行为强度相当,而当Gs≥300 kg/m~2s时,提升管内颗粒之间的碰撞更加剧烈。