液态排渣卧式旋风气化炉数值模拟及气化动力学研究

发布时间：2020-04-23 00:11

【摘要】：我国低阶煤的储量丰富,以准东煤为代表的低阶煤水分和挥发分含量高,在其直接利用过程中,燃烧或气化的效率较低。根据低阶煤的组成成分和结构特点,先热解提取其中挥发份,再气化燃烧剩余煤焦,实现其梯级转化将有效提高资源的利用率。本文针对低阶煤梯级转化工艺流程中煤焦的气化问题,提出了一种采用卧式旋风炉的气化方法。首先在加压热重上进行了不同压力下的低阶煤煤焦气化实验,实验结果用于对气化动力学模型的修正。用数值模拟软件进行了煤焦的气化模拟,并编程将灰渣沉积流动等子模型与Fluent进行耦合,完善了热态的气化模型。在加压热重进行了不同压力下准东煤煤焦气化实验,结果表明加压能一定程度上提高气化反应速率,但其促进作用存在一个极限值;采用等温法分析了准东煤煤焦气化的动力学,发现其在加压下的二氧化碳气化活性较好,活化能较低。气化炉的冷态模拟结果表明:缩口直径和缩口长度决定着环室回流和中心回流;喷口结构对炉内速度场、压力场、湍流结构有重要影响;喷入煤粉颗粒以后,气相流场的最大速度较单相流动有了明显下降,动量有损失,平均湍流强度有了提升。灰渣沉积流动模型和气化炉热态模型的耦合模拟表明:煤灰颗粒的沉积速率在气化炉中部较大,而在气化炉顶部入口和底部较低;在气化炉中后部渣液流动稳定后,厚度能达到几毫米,流动速度为几毫米每秒;考虑煤焦颗粒在壁面沉积后高温区有所提前,气化炉出口CO2的含量降低;考虑灰渣传热热阻的影响后,壁面总传热热阻明显增大,局部热流密度降低很多;对二氧化碳气化反应的动力学参数用实验值进行修正后,碳转化率有小幅提升,炉内平均温度较修正前略低,一氧化碳的比例有所上升。
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文的影响[9]。由此可见，每一层次的结果都受到上一层次的决定或影响，第一层次是关键的控制依据，可以作为可控的设计结果。所以该层次机型为气化炉的设计和气化技术的评价提供了非常好参考依据，有益于我计新型气化炉，评价气化技术。基于对以上现代主流气流床气化技术的，可见不同技术都存在一定不足和使用局限性，对于本文所研究低阶煤煤焦的气化并不一定适用，但以上主流技术和层次机理模型的设计思路本文的煤粉旋风气化技术研发有重要借鉴意义。

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文进煤的改进型。卧式旋风炉的结构如图 1-2 所示，其凑，单位容积热负荷高，出口端的缩口结构能形成强较高燃烧强度且同时具有很强的灰捕集能力[11]。由于，值得探索其在本文煤焦气化方案中的应用前景。技术在国内外已经比较成熟，具有多年的经验积累。D燃烧方式，分析了燃烧过程中的机理并总结了其旋流点[12]。Parida 等研究了旋风炉内的结渣特性，综合考率，验证了高灰熔点煤在卧式旋风炉燃烧中的可行性现状来看，，其中北京高碑店热电厂的 4 台 830 t/h 液态运行 6700 小时，标志着液态排渣旋风燃烧技术的成熟
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ546

【参考文献】

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本文编号：2637133