張長(zhǎng)練，曾 濤，劉少北，董 亮，王 勇，何 雨

（四川理工學(xué)院過程裝備與控制工程四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 自貢 643000）

引言

目前，商用循環(huán)流化床（Circulating Fluidized Bed，CFB）鍋爐不斷向著大型化發(fā)展［1］。由于鍋爐體積較大，一次風(fēng)已不足以滿足其燃燒需求［2］，因此，一般都會(huì)在靠近爐膛（即提升管）底部某一高度的密相區(qū)位置引入二次風(fēng)來補(bǔ)充物料燃燒所需要的空氣、并促進(jìn)爐膛內(nèi)氣固充分混合，從而達(dá)到提高燃燒效率的目的［3-5］。此外，二次風(fēng)還具有控制燃燒質(zhì)量［6-8］、加快化學(xué)反應(yīng)［9-11］等功能。然而CFB二次風(fēng)還面臨較多的問題需要解決［12-13］，其中，高速二次風(fēng)對(duì)二次風(fēng)口下方的上行流造成的阻礙或者切斷作用在CFB中普遍存在，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是二次送風(fēng)結(jié)構(gòu)不佳。目前，最常見的二次送風(fēng)結(jié)構(gòu)采用的是墻式布置，但其結(jié)構(gòu)中的二次風(fēng)口所在的提升管截面尺寸與二次風(fēng)口下方截面尺寸大多相等，或者相差不大，二次風(fēng)的送入會(huì)直接對(duì)二次風(fēng)口下方的上行流造成影響，常規(guī)的提升管結(jié)構(gòu)對(duì)二次風(fēng)射流氣幕的阻礙或者切斷強(qiáng)度沒有緩解作用。此外，低速墻式二次風(fēng)由于其穿透性較低，會(huì)造成提升管中心區(qū)缺少二次風(fēng)。為了解決這一問題，已有學(xué)者［14］提出了中心二次風(fēng)布置（分為水平桿式與豎直柱式）結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)直接對(duì)提升管中心區(qū)提供二次風(fēng)，但由于其結(jié)構(gòu)中使用的也是常規(guī)的提升管，同樣也對(duì)二次風(fēng)射流氣幕的阻礙或者切斷強(qiáng)度沒有緩解作用。其中，水平桿式中心二次風(fēng)布置結(jié)構(gòu)中的水平桿本身相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)部構(gòu)件，對(duì)提升管中央氣流會(huì)造成一定的阻擋作用。在通入二次風(fēng)后二次風(fēng)射流直接從水平桿上處于提升管中心位置的二次風(fēng)口向提升管壁面噴射，形成的射流氣幕會(huì)直接作用于中央氣流，相對(duì)于墻式二次風(fēng)布置結(jié)構(gòu)來講，更易對(duì)上行顆粒的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙或者切斷作用。這3種二次風(fēng)布置結(jié)構(gòu)中的提升管對(duì)二次風(fēng)射流氣幕的阻礙或者切斷強(qiáng)度都沒有緩解作用。由此，本文設(shè)計(jì)了一種具有二次風(fēng)口的兩段式分級(jí)提升結(jié)構(gòu)，以期達(dá)到消除二次風(fēng)射流氣幕對(duì)提升管上行顆粒的運(yùn)動(dòng)的切斷作用，或者緩解其阻礙作用的目的。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

循環(huán)流化床顆粒濃度測(cè)試平臺(tái)如圖1所示，系統(tǒng)床高2.3 m。分級(jí)提升結(jié)構(gòu)由一級(jí)提升管、二級(jí)提升管、以及二次風(fēng)口構(gòu)成，如圖2所示。其中，一級(jí)提升管高度為1.2 m、內(nèi)徑0.1 m，二級(jí)提升管高度為0.7 m、內(nèi)徑0.2 m。二次風(fēng)口則是布置在二級(jí)提升管的底端，并采用四噴口切向進(jìn)氣方式，其噴口內(nèi)徑25 mm。此提升結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)可直觀地通過圖2中的俯視圖看出：（1）二次風(fēng)入射方向不再對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)的上行流進(jìn)行直接干擾；（2）二次風(fēng)射流能對(duì)一級(jí)提升管與二級(jí)提升管連接處環(huán)形夾角起到?jīng)_刷作用，可防止顆粒在夾角上堆積。實(shí)驗(yàn)床料選用的是平均直徑為77μm、密度為1780 kg／m3的FCC顆粒。系統(tǒng)通過空氣壓縮機(jī)提供氣源，氣體經(jīng)過氣體分布管分為一次風(fēng)、二次風(fēng)、以及回料風(fēng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

圖1 循環(huán)流化床顆粒濃度測(cè)試平臺(tái)

圖2 分級(jí)提升結(jié)構(gòu)示意圖

一級(jí)提升管內(nèi)的顆粒濃度采用中國科學(xué)院過程工程研究所研制的具有輸出顆粒濃度信號(hào)功能的PV－6D顆粒測(cè)速儀進(jìn)行測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)對(duì)一級(jí)提升管的8個(gè)截面高度 H ＝｛0.10，0.25，0.40，0.55，0.70，0.85，1.00，1.15｝m的10個(gè)徑向位置上的顆粒濃度進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)量。其中，10個(gè)徑向位置的選取參照Zhang［15］的等權(quán)重方法，將一級(jí)提升管橫截面劃分成10個(gè)面積相等的同心圓環(huán)，取10個(gè)圓環(huán)的中徑為徑向位置測(cè)量點(diǎn)，即r／R ＝｛0.158，0.382，0.498，0.590，0.670，0.741，0.806，0.866，0.922，0.975｝。由于圓柱形提升管內(nèi)流化顆粒的分布具有良好的對(duì)稱性，因而僅對(duì)一級(jí)提升管8個(gè)截面右側(cè)的10個(gè)徑向測(cè)量點(diǎn)上的顆粒濃度進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)時(shí)，采樣頻率為10 kHz，采樣時(shí)間為60 s，濾波常數(shù)為200 kHz。由計(jì)算機(jī)獲取PV－6D顆粒測(cè)速儀輸出的顆粒濃度電壓信號(hào)值（V），通過標(biāo)定函數(shù)（εs＝－0.001 V3＋0.0284V2－0.005V＋0.0095，其標(biāo)定方法見文獻(xiàn)［16］）計(jì)算相應(yīng)測(cè)量位置上的顆粒濃度εs。由于在選取測(cè)量點(diǎn)時(shí)采用的是等權(quán)重的方法，因此，可以直接將相應(yīng)截面上的10個(gè)局部顆粒濃度參數(shù)進(jìn)行算數(shù)平均得到平均顆粒濃度。而循環(huán)流率Gs則是采用積料法進(jìn)行測(cè)量，即在CFB系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)作時(shí)快速關(guān)閉下行管上的截止閥，測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)顆粒的堆積高度，通過Gs＝ρbhs／ts計(jì)算得到，其中：ρb為顆粒的堆積密度；hs為堆積高度；ts為堆積時(shí)間。其循環(huán)流率增長(zhǎng)率η則是利用公式［（ΔGs／初始Gs）×100%］換算獲得。

本實(shí)驗(yàn)在兩種控制條件下進(jìn)行：（1）在維持各工況中相應(yīng)的循環(huán)流率Gs恒定且表觀氣速Ug不變的條件下，送入二次風(fēng)；（2）在各工況中相應(yīng)初始循環(huán)速率Gs為定值（即保持床料存量、回料風(fēng)速、以及返料斜管上蝶閥的開啟尺度不變）且Ug不變的條件下，送入二次風(fēng)。其實(shí)驗(yàn)參數(shù)變量見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)變量

2 結(jié)果與討論

2.1 當(dāng)Gs和Ug不變時(shí)，二次風(fēng)對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)軸向平均顆粒濃度分布的影響

由圖3可知，在保持各工況中相應(yīng)的Gs恒定且Ug不變的條件下，在無二次風(fēng)送入時(shí)，一級(jí)提升管內(nèi)軸向平均顆粒濃度絕大部分成波動(dòng)型分布，與前人的測(cè)試的結(jié)果相似［17］。而二次風(fēng)的送入基本都會(huì)導(dǎo)致靠近一級(jí)提升管頂部下方部分床層截面的平均顆粒濃度降低，這是由于二次風(fēng)的送入使從二級(jí)提升管內(nèi)返混回一級(jí)提升管內(nèi)的顆粒減少的結(jié)果。而靠近提升管底部部分床層截面的基本維持恒定，其原因是由于在Gs恒定的條件下，即單位時(shí)間內(nèi)循環(huán)回一級(jí)提升管底部的顆粒量一定，同時(shí)，Ug也是不變的，使靠近一級(jí)提升管底部部分床層中的氣固流動(dòng)特性基本沒有發(fā)生改變，因而，靠近一級(jí)提升管底部部分床層截面的基本保持不變，表明在該控制條件下靠近一級(jí)提升管底部部分床層截面的對(duì)二次風(fēng)的送入不敏感。

同時(shí)可以觀察到（以操作條件Ug＝1.4 m·s-1、Gs＝90 kg·m-2·s-1時(shí)為例進(jìn)行闡述）：在 vsec增大的初期，距一級(jí)提升管頂部最近截面段內(nèi)的首先發(fā)生降低，隨著vsec的增大，出現(xiàn)降低的截面深度逐漸增加，而當(dāng)vsec增大到達(dá)一定值時(shí)，出現(xiàn)降低的截面深度持續(xù)增加的同時(shí)相應(yīng)截面的也出現(xiàn)明顯的下降。這分別是由于二次風(fēng)對(duì)流動(dòng)到二級(jí)提升管內(nèi)的顆粒的攜帶作用逐漸增強(qiáng)直至顯著增強(qiáng)，返混回一級(jí)提升管的顆粒量逐漸減少直至明顯減少所致；然而，隨著vsec進(jìn)一步的增大，下降幅度逐漸變小，直至整體軸向分布趨于穩(wěn)定。其原因可解釋為，當(dāng)Gs和Ug都不變時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從一級(jí)提升管出口流出的顆粒量是有限的，盡管vsec一直在不斷增大，最終也只能使運(yùn)動(dòng)到二級(jí)提升管內(nèi)的顆粒僅有極少或者完全不能返混回一級(jí)提升管，造成一級(jí)提升管上部床層中的顆粒濃度緩慢下降直至基本維持恒定，因而出現(xiàn)上述現(xiàn)象?？偟膩碇v，從圖3可以發(fā)現(xiàn)，各操作條件下的vsec在增大過程中，整體軸向都沒有出現(xiàn)有增大的變化，可推斷出此種分級(jí)提升結(jié)構(gòu)中形成的二次風(fēng)射流氣幕在該控制條件下對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)的上行顆粒的運(yùn)動(dòng)沒有切斷作用，同時(shí)也無明顯的阻礙作用。

圖3 一級(jí)提升管內(nèi)軸向平均顆粒濃度隨二次風(fēng)速變化的分布特征

仔細(xì)對(duì)比操作條件對(duì)一級(jí)提升管軸向分布的影響，可以觀察到：在 Ug＝1.4 m·s-1、Gs＝｛30，60，90｝kg·m-2·s-1的條件下，二次風(fēng)最終（vsec從0增大到15 m·s-1之后）會(huì)引起一級(jí)提升管上部較長(zhǎng)截面深度內(nèi)的降低，其降低程度沿一級(jí)提升管頂部向下逐漸減小。同時(shí)發(fā)現(xiàn)：隨著Gs的增大，二次風(fēng)最終引起降低的截面深度有增加的趨勢(shì)，如：當(dāng) Gs從 30 kg·m-2·s-1增大到 60 kg·m-2·s-1至 90 kg·m-2·s-1之后，出現(xiàn)降低的截面深度從0.5 m左右變?yōu)榱?.6 m左右和0.7 m左右；在Ug＝1.6 m·s-1、Gs＝｛30，60，90｝kg·m-2·s-1的條件下，二次風(fēng)最終引起的分布的變化趨勢(shì)與在 Ug＝1.4 m·s-1、Gs＝｛30，60，90｝kg·m-2·s-1的條件下較為相似，但最終引起 εs降低的截面深度稍有縮短，同時(shí)總的降低幅度也出現(xiàn)減小；而在 Ug＝1.8m·s-1、Gs＝｛30，60，90｝kg·m-2·s-1的條件下，二次風(fēng)最終對(duì)3種操作條件下的分布影響都極為微小，尤其是當(dāng) Ug＝1.8m·s-1、Gs＝30 kg·m-2·s-1時(shí)，二次風(fēng)基本對(duì)一級(jí)提升管軸向分布無影響。其原因可能是由于在無二次風(fēng)送入時(shí)，Ug已達(dá)到了對(duì)顆粒進(jìn)行飽和夾帶的速度，即使送入二次風(fēng)，也不會(huì)對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)的顆粒濃度分布產(chǎn)生影響，因而出現(xiàn)此種現(xiàn)象。此外，從圖3還可以觀察到：在Gs一定時(shí)，隨著Ug的增大，二次風(fēng)最終能引起降低的截面深度逐漸縮短，特別是在Gs＝90 kg·m-2·s-1的條件下該特征更加明顯：當(dāng) Ug從1.4 m·s-1增大到1.6 m·s-1至1.8 m·s-1之后，二次風(fēng)最終引起降低的截面深度從0.7 m左右變?yōu)榱?.6 m左右和0.4 m左右。綜上所述，Gs的增大將會(huì)增加二次風(fēng)最終引起一級(jí)提升管上部出現(xiàn)εs降低的截面深度，然而，Ug的增大卻會(huì)縮短二次風(fēng)最終引起一級(jí)提升管上部出現(xiàn)降低的截面深度。

2.2 在初始Gs為定值且Ug不變時(shí)，二次風(fēng)對(duì)的一級(jí)提升管內(nèi)軸向平均顆粒濃度分布的影響

由圖4可知，在各工況中相應(yīng)初始循環(huán)速率Gs為定值（即保持床料存量、回料風(fēng)速、以及返料斜管上蝶閥的開啟尺度不變）且表觀氣速Ug不變的條件下，二次風(fēng)通入后會(huì)使一級(jí)提升管內(nèi)各個(gè)床層中的平均顆粒濃度都有不同程度的增大，并且開始出現(xiàn)增大的截面位置逐漸向提升管底部靠近。這是由于在該控制條件下，二次風(fēng)的通入為運(yùn)動(dòng)到二級(jí)提升管內(nèi)的顆粒提供了二次動(dòng)力，使顆粒更為快速地通過循環(huán)回路返回到一級(jí)提升管，造成Gs增大，減速效應(yīng)提前所致。

另外（以操作條件Ug＝1.6 m·s-1、Gs＝60 kg·m-2·s-1為例進(jìn)行說明），在vsec增大的初期，靠近一級(jí)提升管底部的截面首先出現(xiàn)增大，隨著vsec增大，一級(jí)提升管下部出現(xiàn)增大的截面逐漸增多，然而，緊鄰一級(jí)提升管頂部下方的部分截面的在此過程中增大得比較緩慢，這是由于二次風(fēng)的通入雖然能增大CFB系統(tǒng)的Gs，使一級(jí)提升管內(nèi)各個(gè)床層中的顆粒濃度都有不同程度的增大，但是，二次風(fēng)同時(shí)也具有減少從二級(jí)提升管返混回一級(jí)提升管上部顆粒量的作用，從而導(dǎo)致緊鄰一級(jí)提升管頂部下方的部分截面的增大得比較緩慢；當(dāng)vsec增大到一定程度時(shí)，一級(jí)提升管內(nèi)整體軸向截面εs都有明顯的增大，這是由于在此速度下的二次風(fēng)對(duì)運(yùn)動(dòng)到二級(jí)提升管內(nèi)的顆粒的攜帶作用顯著增強(qiáng)，Gs明顯增大所導(dǎo)致的。隨著vsec進(jìn)一步的增大，各個(gè)截面的減速增大，直至整體軸向分布趨于穩(wěn)定，這可能和回料風(fēng)速、以及返料斜管上閥口的開啟尺度有關(guān)：雖然繼續(xù)增大vsec，可以使二級(jí)提升管內(nèi)的顆粒更加快速地運(yùn)動(dòng)到下行管，但相應(yīng)操作條件下的回料風(fēng)速和返料斜管上蝶閥的開啟尺度是不變的，顆粒的流通速度受到限制，導(dǎo)致循環(huán)回一級(jí)提升管的顆粒流量增大緩慢，直至保持恒定，因而使一級(jí)提升管內(nèi)各個(gè)床層中的顆粒濃度增大緩慢，直至顆粒濃度分布基本維持不變?？偟膩碇v，由圖4可知，各種操作條件下的vsec在增大過程中一級(jí)提升管內(nèi)整體各截面的始終都沒有出現(xiàn)有降低的變化，可推斷出此種分級(jí)提升結(jié)構(gòu)中形成的二次風(fēng)射流氣幕在此控制條件下也對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)的上行顆粒的運(yùn)動(dòng)沒有切斷作用，同時(shí)也無明顯的阻礙作用。

圖4 一級(jí)提升管內(nèi)軸向平均顆粒濃度隨二次風(fēng)速變化的分布特征

仔細(xì)對(duì)比操作條件對(duì)一級(jí)提升管軸向分布的影響，不難發(fā)現(xiàn)：在 Ug＝1.4m·s-1，初始Gs＝｛30，60，90｝kg·m-2·s-1的條件下，二次風(fēng)最終（vsec從0增大到15m·s-1之后）會(huì)引起這3種操作條件下的一級(jí)提升管內(nèi)整體軸向都出現(xiàn)較大幅度的增大，然而，當(dāng)此3種操作條件下的Ug從1.4m·s-1增大到1.6m·s-1至1.8m·s-1之后，二次風(fēng)最終引起這3種操作條件下的整體軸向增大的幅度都逐漸降低。這是由于隨著Ug的增大，從一級(jí)提升管出口運(yùn)動(dòng)到二級(jí)提升管中的低速顆粒和下行顆粒的含量逐漸減少，二次風(fēng)最終對(duì)Gs的增大作用逐漸減弱所致。此外還可以觀察到：在初始Gs一定時(shí)，隨著Ug的增大，若要使整體軸向出現(xiàn)明顯的增大，所需的vsec相應(yīng)將會(huì)更小，如：在初始 Gs＝90kg·m-2·s-1時(shí)，當(dāng) Ug從1.4m·s-1增大到1.6m·s-1至1.8m·s-1之后，能引起整體軸向出現(xiàn)明顯增大的vsec分別從12m·s-1變?yōu)榱?m·s-1和6m·s-1。這是由于在初始Gs不變時(shí)，Ug的增大會(huì)造成二級(jí)提升管內(nèi)低速顆粒和下行顆粒量減少，相對(duì)較小的vsec就足以引起對(duì)其攜帶作用顯著增強(qiáng)，因此出現(xiàn)這種現(xiàn)象；然而，在Ug一定時(shí)，隨著初始Gs增大，二次風(fēng)最終引起整體軸向增大幅度逐漸增加，同時(shí)，若要使整體軸向增大出現(xiàn)明顯增大，所需的vsec相應(yīng)將會(huì)更大，如在Ug＝1.4m·s-1時(shí)，當(dāng)初始Gs分別從30增大到60至90kg·m-2·s-1之后，能引起整體軸向出現(xiàn)明顯增大的 vsec分別從6m·s-1變?yōu)榱?m·s-1和12m·s-1。這是由于在Ug一定時(shí)，初始Gs的增大會(huì)引起二級(jí)提升管內(nèi)低速顆粒和下行顆粒增多，需要更大的vsec才能引起對(duì)其攜帶作用明顯增強(qiáng)所致。綜上所述，在初始Gs一定時(shí)，Ug的增大將會(huì)導(dǎo)致二次風(fēng)最終引起整體軸向增大幅度逐漸降低，同時(shí)，若要使整體軸向出現(xiàn)明顯增大，所需的vsec相應(yīng)將會(huì)更?。蝗欢?，在Ug一定時(shí)，隨著初始Gs的增大，二次風(fēng)最終引起整體軸向增大的幅度逐漸增加，同時(shí)，若要使整體軸向出現(xiàn)明顯的增大，所需的vsec相應(yīng)卻會(huì)更大。

2.3 二次風(fēng)對(duì)循環(huán)流率增長(zhǎng)率的影響

在各個(gè)工況中相應(yīng)初始循環(huán)速率Gs為定值（即保持床料存量、回料風(fēng)速、以及返料斜管上蝶閥的開啟尺度不變）且表觀氣速Ug不變的條件下，對(duì)送入二次風(fēng)后的各個(gè)工況中的循環(huán)速率增長(zhǎng)率η進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得在不同初始操作條件下，η隨vsec變化的數(shù)據(jù)圖，如圖5所示。從整體上看，在9種不同的操作條件下，隨著vsec的增加，η都有不同程度的增大，且在增大的過程中，η自始至終都沒有出現(xiàn)降低的情況，因此，從vsec對(duì)η發(fā)展趨勢(shì)的影響上也可推斷出此種分級(jí)提升結(jié)構(gòu)中形成的二次風(fēng)射流氣幕對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)的上行顆粒的運(yùn)動(dòng)沒有切斷作用，同時(shí)也無明顯的阻礙作用。

由圖5可知：在初始 Gs＝30kg·m-2·s-1的條件下，5種（不包括vsec＝0時(shí)）vsec下的循環(huán)速率增長(zhǎng)率η分別都隨著Ug的增大逐漸降低，其原因可通過分析該控制條件下圖4中軸向隨vsec變化的分布特征來進(jìn)行解釋：當(dāng)相應(yīng)工況中vsec相同時(shí)，在Ug分別從1.4m·s-1增大到1.6m·s-1至1.8m·s-1之后，二次風(fēng)引起的一級(jí)提升管整體軸向增大幅度逐漸減小，即二次風(fēng)引起的 Gs增大逐漸降低；在初始 Gs＝60kg·m-2·s-1的條件下，當(dāng) Ug從 1.4m·s-1增大到 1.6m·s-1時(shí)，在 vsec＝6m／s的η卻是隨著Ug的增大而增大。可以解釋為：在初始 Gs＝60kg·m-2·s-1、Ug＝1.6m·s-1，且 vsec＝6m·s-1的條件下造成一級(jí)提升管整體軸向增大幅度都比在初始Gs＝60kg·m-2·s-1、Ug＝1.4m·s-1，且vsec＝6m·s-1的條件下的大，因此會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象；在初始Gs＝90 kg·m-2·s-1的條件下，當(dāng) Ug從 1.4 m·s-1增大到1.6 m·s-1至1.8 m·s-1時(shí)，vsec＝3，6 m·s-1和9 m·s-1三種工況下的 η也是隨著 Ug的增大而增大（除了在Ug＝1.6 m·s-1、vsec＝9 m·s-1與 Ug＝1.8 m·s-1、vsec＝9 m·s-1條件下的Gs增長(zhǎng)率基本相等外），同樣也可通過圖4中軸向隨vsec變化的分布特征來對(duì)此進(jìn)行解釋。此外還可以觀察到：當(dāng) vsec＝12 m·s-1和15 m·s-1時(shí)，3種初始Gs條件的η都是隨著Ug的增大而降低。綜上所述，循環(huán)速率增長(zhǎng)率η與整體軸向εs的增大幅度存在一定程度上的正比關(guān)系。

圖5 二次風(fēng)對(duì)循環(huán)流率增長(zhǎng)率影響的趨勢(shì)圖

（b）在vsec增大的初期，距一級(jí)提升管頂部最近截面段內(nèi)的首先發(fā)生降低，隨著vsec的增大，出現(xiàn)降低的截面深度逐漸增加，而當(dāng)vsec增大到達(dá)一定值時(shí)，出現(xiàn)εs降低的截面深度持續(xù)增加的同時(shí)相應(yīng)截面的也出現(xiàn)明顯的下降。然而，隨著vsec進(jìn)一步的增大下降幅度逐漸變小，或直至整體軸向分布趨于穩(wěn)定。

（c）Gs的增大將會(huì)增加二次風(fēng)最終（vsec從0增大到15m·s-1之后）引起一級(jí)提升管上部出現(xiàn)εs降低的截面深度，然而，Ug的增大卻會(huì)縮短二次風(fēng)最終引起一級(jí)提升管上部出現(xiàn)降低的截面深度。其中，在Ug＝1.8 m·s-1、Gs＝30 kg·m-2·s-1，且vsec＝0時(shí)，Ug已達(dá)到了對(duì)顆粒進(jìn)行飽和夾帶的速度，二次風(fēng)的通入基本不會(huì)對(duì)一級(jí)提升管內(nèi)軸向分布造成影響。

（2）在初始Gs為定值且Ug不變的條件下：

（a）二次風(fēng)通入后會(huì)使一級(jí)提升管內(nèi)各個(gè)床層中的平均顆粒濃度都有不同程度的增大，并且出現(xiàn)增大的截面位置逐漸向提升管底部靠近。

（b）在vsec增大的初期，靠近一級(jí)提升管底部的截面首先出現(xiàn)增大，隨著vsec增大，一級(jí)提升管下部出現(xiàn)增大的截面逐漸增多，然而，緊鄰一級(jí)提升管頂部下方的部分截面的在此過程中增大得比較緩慢；隨著vsec的進(jìn)一步增大，各個(gè)截面的減速增大，或直至整體軸向分布趨于穩(wěn)定。

（c）在初始Gs一定時(shí)，隨著Ug的增大，二次風(fēng)最終（vsec從0增大到15 m·s-1之后）引起整體軸向εs增大的幅度逐漸降低，同時(shí)，若要使整體軸向出現(xiàn)明顯的

3 結(jié)論

通過分析兩種控制條件下一級(jí)提升管軸向平均顆粒濃度隨vsec變化的分布特征，以及在初始Gs為定值且Ug不變的條件下，η隨vsec變化的發(fā)展趨勢(shì)，這三方面都可得出此種分級(jí)提升結(jié)構(gòu)中形成的二次風(fēng)射流氣幕對(duì)一級(jí)提升管上行顆粒的運(yùn)動(dòng)沒有切斷作用，同時(shí)也無明顯的阻礙作用。同時(shí)，通過詳細(xì)分析兩種控制條件下二次風(fēng)對(duì)一級(jí)提升管軸向分布特征的影響行為，得出了以下結(jié)論：

（1）在保持Gs恒定且Ug不變的條件下：

（a）二次風(fēng)的送入基本都會(huì)導(dǎo)致靠近一級(jí)提升管頂部下方部分床層截面的平均顆粒濃度降低，然而，靠近提升管底部部分床層截面的基本維持恒定，在該控制條件下靠近一級(jí)提升管底部部分床層截面的對(duì)二次風(fēng)的送入不敏感。增大，所需的vsec相應(yīng)將會(huì)更??；然而，在Ug一定時(shí)，隨著初始Gs的增大，二次風(fēng)最終引起整體軸向增大的幅度逐漸增加，同時(shí)，若要使整體軸向出現(xiàn)明顯的增大，所需的vsec相應(yīng)卻會(huì)更大。

（d）循環(huán)流率增長(zhǎng)率η隨vsec的增大都有不同程度的增大，其中，當(dāng)vsec＝12 m·s-1和15 m·s-1時(shí)，3種初始Gs條件下的Gs增長(zhǎng)率都是隨著Ug的增大而降低。

（e）η與整體軸向的增大幅度之間存在一定程度上的正比關(guān)系。

此外，這種分級(jí)提升結(jié)構(gòu)的一級(jí)與二級(jí)提升管的高度之比、內(nèi)徑之比、以及二次風(fēng)口直徑等參數(shù)還有待進(jìn)一步優(yōu)化。其中，縮小一級(jí)與二級(jí)提升管的高度之比，使二次風(fēng)口類似于傳統(tǒng)二次風(fēng)口設(shè)置位置一樣處于提升管的密相區(qū)也將是一個(gè)相當(dāng)值得研究的課題。

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