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本文研究一种耦合密相输运床和流化床的双床反应器,可应用于煤热解-半焦气化、煤热解-半焦燃烧、内在碳捕集气化-再生等多种低阶煤高效梯级利用工艺。以石英砂为实验物料,在密相输运床单床冷态实验装置和基于密相输运床的双床冷态实验装置上,围绕射流型J阀的返料特性和运行稳定性能,流化床的可操作性能,双U型分配阀的分配性能以及双床气固两相流动特点等方面,开展了一系列研究,得出了以下结论:1.射流型J阀的性能探究实验1)在相同的实验操作条件下,射流型J阀的固相返料流率要比普通型J阀高41～80 kg/(m2·s)。实验范围内,射流型J阀的固相返料流率随射流段流化风QB01流化数和竖直段流化风QB02流化数的增加,呈现先增加后稳定的趋势;2)在密相悬浮上升流型下,应用射流型J阀进行返料时,提升管、立管和J阀的压降波动较普通型J阀稍大,但射流型J阀的压降均值比普通型J阀低18%左右。应用射流型J阀进行返料时,从提升管稀相流态(Gs=111kg/(m2·s)到密相流态(Gs=494 kg/(m2·s)),提升管、立管和J阀的压降时间序列的变异系数大幅降低;从稳定向立管节涌流态转变时,提升管和立管的压降大幅向下偏移,固体循环流率降低76.5%,J阀的压降偏移23.3%;2.流化床和双U型分配阀的性能探究实验1)流化床能够在高固体循环流率的条件下,完成持续稳定地物料循环,其与Loop Seal能形成压降“自平衡”状态;2)Loop Seal的固相返料流率与水平驱动风UD01、松动风UD02和竖直驱动风UD03的流化数呈现线性关系,UD01、UD02和UD03的流化数越大,Loop Seal的固相返料流率越大;3)双U型分配阀的四路流化风对分配比例有调节作用:FM01和FM02促进物料向立管一侧的分配,FM03和FM04促进物料向流化床一侧的分配,促进作用都存在上限。3.双床的气固两相流动实验1)水平驱动风UD01、松动风UD02和竖直驱动风UD03对反应器内的物料高度和物料平均停留时间的影响特点具有一致性;2)要达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01、UD02和UD03流化风量随反应器内的流型变化而不同:移动床需要的流化风量最大,湍动流化床其次,鼓泡流化床最小。在较高的物料平均停留时间的范围内,在移动床和鼓泡流化床的流型下,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01流化数最小,UD03次之,UD02最大,在湍动流化床的流型下,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD03流化数最小,UD01次之,UD02最大;在较低的物料平均停留时间的范围内,达到相同的物料平均停留时间,需要的UD01流化数最小,UD02次之,UD03最大。其中,竖直流化风UD03的调节作用范围最小。