基于稳定性及气化效果的Shell气化炉结构参数影响研究

发布时间：2022-08-23 21:26

　　Shell煤气化技术是干粉进料气流床煤气化技术中的代表性气化技术,该技术引入我国后在实际生产过程中存在Shell气化炉稳定性不佳以及气化效果不达标等问题,本文从气化炉结构的角度对此进行研究。 基于CFD（计算流体力学）理论建立了Shell气化炉三维CFD模型,研究了喷嘴角度、喷嘴高度、气化炉高径比等结构参数对气化炉稳定性的影响,结果表明：结构参数的改变对气化炉稳定性具有不同程度的影响,喷嘴角度的变化对气化炉稳定性影响较大,喷嘴角度为0°时气化炉稳定性相对较好；喷嘴高度在10%～30%的范围内随着喷嘴高度的增加气化炉稳定性逐渐提高,超过这一范围随着喷嘴高度的增加气化炉稳定性减弱；高径比在2～4的范围内随着高径比的增加气化炉稳定性逐渐提高,但是高径比越大,增加高径比对气化炉稳定性的提高贡献越弱。 利用Shell气化炉三维CFD模型研究了气化炉结构参数对气化效果的影响,并在此基础上构建响应面模型研究了在工艺参数交互作用影响下结构参数对气化效果的影响及结构参数对工艺参数最佳取值的影响,结果表明：气化炉结构参数的改变对气化效果会产生影响,喷嘴角度为0°、喷嘴高度为30%、高径比为3.... 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 煤气化技术概况
    1.3 Shell气化技术
        1.3.1 Shell气化技术简介
        1.3.2 Shell气化炉的数值模拟研究现状
    1.4 研究内容与技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
第2章 Shell气化炉CFD模型建立
    2.1 物理模型
    2.2 数学模型
        2.2.1 湍流模型
        2.2.2 颗粒运动模型
        2.2.3 脱挥发分模型
        2.2.4 颗粒表面反应模型
        2.2.5 均相反应模型
        2.2.6 辐射模型
    2.3 网格划分、边界条件及计算方法
    2.4 模型验证
    2.5 本章小结
第3章 Shell气化炉结构参数对气化炉稳定性的影响
    3.1 Shell气化炉内流场特性
        3.1.1 Shell气化炉内气固两相流动特性
        3.1.2 Shell气化炉壁面颗粒沉积特性
    3.2 Shell气化炉喷嘴角度对稳定性的影响
        3.2.1 Shell气化炉喷嘴角度对出口气体颗粒夹带比例的影响
        3.2.2 Shell气化炉喷嘴角度对气化炉壁面颗粒沉积的影响
        3.2.3 Shell气化炉喷嘴角度对渣口区旋转气流强度的影响
    3.3 Shell气化炉喷嘴高度对稳定性的影响
        3.3.1 Shell气化炉喷嘴高度对出口气体颗粒夹带比例的影响
        3.3.2 Shell气化炉喷嘴高度对气化炉壁面颗粒沉积的影响
        3.3.3 Shell气化炉喷嘴高度对渣口区旋转气流强度的影响
    3.4 Shell气化炉高径比对稳定性的影响
        3.4.1 Shell气化炉高径比对出口气体颗粒夹带比例的影响
        3.4.2 Shell气化炉高径比对气化炉壁面颗粒沉积的影响
        3.4.3 Shell气化炉高径比对渣口区旋转气流强度的影响
    3.5 本章小结
第4章 Shell气化炉结构参数对气化效果的影响
    4.1 喷嘴角度对气化效果的影响
        4.1.1 喷嘴角度对碳转化率的影响
        4.1.2 喷嘴角度对冷煤气效率的影响
        4.1.3 喷嘴角度对合成气产出率的影响
    4.2 喷嘴高度对气化效果的影响
        4.2.1 喷嘴高度对碳转化率的影响
        4.2.2 喷嘴高度对冷煤气效率的影响
        4.2.3 喷嘴高度对合成气产出率的影响
    4.3 气化炉高径比对气化效果的影响
        4.3.1 气化炉高径比对碳转化率的影响
        4.3.2 气化炉高径比对冷煤气效率的影响
        4.3.3 气化炉高径比对合成气产出率的影响
    4.4 结构参数与工艺参数交互作用对气化效果的影响
        4.4.1 响应面法简介
        4.4.2 响应面模型构建
        4.4.3 参数交互作用分析
        4.4.4 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]Shell干煤粉气化的模拟与分析[J]. 刘建峰,邓蜀平,蒋云峰,刘永.  化工进展. 2014(S1)
[2]壳牌粉煤气化炉渣屏结渣原因探讨[J]. 吴昌保,宋星星,汪永庆,高亮波.  大氮肥. 2014(02)
[3]煤基多联产中两种煤气化工艺的模拟与性能比较[J]. 刘传亮,朱志劼,范雪飞,陈洪溪,危奇.  洁净煤技术. 2014(02)
[4]我国洁净煤气化技术现状与存在的问题及发展趋势(下)[J]. 梁永煌,游伟,章卫星.  化肥工业. 2014(01)
[5]Shell干煤粉气流床气化炉数值模拟研究[J]. 倪建军,崔洁,张建文,池国镇,程相宣.  锅炉技术. 2014(01)
[6]我国洁净煤气化技术现状与存在的问题及发展趋势(上)[J]. 梁永煌,游伟,章卫星.  化肥工业. 2013(06)
[7]Shell气化炉渣池堵渣机理分析[J]. 林雯,赵锦波,梁钦锋,刘海峰,龚欣.  化学工程. 2013(09)
[8]气流床煤气化炉内流动、混合与反应过程的研究进展[J]. 王辅臣.  燃料化学学报. 2013(07)
[9]粉煤气化工艺过程的模拟研究[J]. 崔洁,熊浪,沈克宇,夏同伟,曹枫,朱惠春,张世程.  煤化工. 2013(02)
[10]Shell粉煤气化炉堵渣问题探讨[J]. 程更新.  大氮肥. 2013(02)

博士论文
[1]气流床气化炉内颗粒流动模拟及分区模型研究[D]. 李超.华东理工大学 2013
[2]气流床煤气化工艺性能稳健优化与控制研究[D]. 张进春.中南大学 2011
[3]气流床煤气化炉数值模拟及颗粒—涡团作用建模研究[D]. 吴玉新.清华大学 2007

硕士论文
[1]TEXACO气化炉气化过程数值模拟研究[D]. 孔德峰.重庆大学 2008



本文编号：3678512