常压强旋转粉煤气化炉内流动特性研究

发布时间：2020-11-10 16:00

　　 目前,我国现有的或者正在开发的煤气化技术均为加压煤气化技术,但是其对于我国数量众多的中小型化工企业并不合适。对于我国数量众多的中小型化工企业来说,采用常压煤气化炉技术进行改造升级是其最合理的选择。因此,在当前我国的基本国情下,开发并研究适合于我国数量众多的中小型化工企业的先进常压煤气化炉技术则具有了必要而紧迫的现实意义。本文以某厂造气量40000Nm3/h的粉煤常压气化炉为原型,根据气固两相冷态模化准则确定冷态试验台结构和运行参数,搭建了与原型1:6的冷态试验台。在冷态试验台上,一二次风配比为2:8时,利用三维多普勒测速仪(PDA)研究不同旋流叶片角度对炉内气固两相流动特性的影响;研究结果表明:炉内存在明显的强旋转流场,随着旋流叶片角度的增大,旋转能力增强,切向速度增大,增幅较小;炉内存在着稳定的中心回流区,回流区偏斜,自底而上贯穿整个气化炉膛;随着旋流叶片角度的增大,中心回流区速度和大小也会随之增大,在第一喷口截面、第一和第二喷口中间截面上差距明显,其他截面增幅较小。颗粒体积流量在壁面附近较高,在中心回流区和壁面回流区较小,为负值;壁面附近的颗粒粒径较大,在中心回流区较小。综合考虑,选定旋流叶片角度为设计值40?。本文利用FLUENT软件数值模拟研究旋流叶片角度为40?,不同一二次风配比之下对冷态试验台内气固两相流动特性,研究得出:模拟结果与实验结果吻合较好;各工况之下,炉内都产生了旋转流场,在一二次风配比为2:8时,气流旋转能力最强,中心回流区尺寸和回流速度尚可,在一二次风配比为4:6和6:4时,回流区受到二次风挤压的影响,波动较大,呈双峰分布,中心回流区较小,不利于热负荷的均匀分布;在一二次风配比为2:8时,颗粒停留时间比另外两个工况更长;颗粒停留时间随着颗粒粒径和密度的增大而减小。综合考虑,推荐采用旋流叶片角度为40°、一二次风配比为2:8的工况。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ545
【部分图文】：

煤气化工艺流程图

计算得到模化之后的冷态试验台尺寸，在此基础上完成冷态试验台的设计和搭建。图2-1 和图 2-2 分别为常压气化剂强旋转粉煤气化炉气固两相流动试验实物图和系统图。从图中可看出，试验系统由以下几部分组成：试验台主体、配风系统、给料系统、和 PDA 测量系统。为了使模型内流场分布最大限度的接近原型内流场分布情况，在设计试验台过程中严格按照模化计算得出的尺寸进行设计。在试验过程中因实验室空间和 PDA 测量系统坐标架升降高度的局限性，在冷态试验台底部增设螺旋升降器，以满足 PDA 在测量过程中对高度的要求。图 2-1 常压气化剂强旋转粉煤气化炉气固两相流动试验台实物图

通过以上冷态模化准则对常压气化剂强旋转粉煤气化炉进行模化后，计算得到模化之后的冷态试验台尺寸，在此基础上完成冷态试验台的设计和搭建。图2-1 和图 2-2 分别为常压气化剂强旋转粉煤气化炉气固两相流动试验实物图和系统图。从图中可看出，试验系统由以下几部分组成：试验台主体、配风系统、给料系统、和 PDA 测量系统。为了使模型内流场分布最大限度的接近原型内流场分布情况，在设计试验台过程中严格按照模化计算得出的尺寸进行设计。在试验过程中因实验室空间和 PDA 测量系统坐标架升降高度的局限性，在冷态试验台底部增设螺旋升降器，以满足 PDA 在测量过程中对高度的要求。图 2-1 常压气化剂强旋转粉煤气化炉气固两相流动试验台实物图
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本文编号：2878101