新型顶部多喷嘴气流床气化炉的数值模拟
发布时间：2023-04-16 21:20
煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术,气流床煤气化技术以其高碳转化率和较强的煤种适应性成为煤气化的首选技术。针对现有干煤粉气流床气化炉在变工况运行过程中易出现的渣口堵塞问题和激冷流程引起的热效率较低问题,浙江大学与上海联化投资发展有限公司联合开发了新型顶部多喷嘴气流床气化炉。由于该炉尚未投运,无任何运行经验,有必要就该炉流场分布特性进行研究,本文通过数值模拟方法建立该炉三维数值模型,运用欧拉-拉格朗日方法和非预混燃烧方法分别研究冷态和热态条件下该炉流场分布特性,为该炉优化及运行提供较为可信的指导。冷态数值模拟中,采用Euler-Lagrange方法模拟气化炉内气-固两相流动,采用组分输运模型及Realizable k-ε双方程模型模拟连续相的湍流流动,采用DPM模型及随机轨道模型模拟离散相的运动。数值分析结果表明,当主喷嘴流量分配比例在40%-60%范围内变化时,考虑到颗粒停留时间因素,主喷嘴流量比例为40%时效果最优；当主喷嘴物料进口速度逐渐增大时,出口处气体流速增加,颗粒停留时间减小；当副喷嘴物料进口速度逐渐增大时,炉内流场分布改变并不明显；当副喷嘴倾角逐渐扩大时,气化炉出口气流速度...
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 煤气化技术发展现状
1.2.1 固定床煤气化技术
1.2.2 流化床煤气化技术
1.2.3 气流床煤气化技术
1.3 新型废锅式煤粉气化技术
1.4 本文的研究目的和研究内容
1.5 本章小结
参考文献
2 文献综述
2.1 引言
2.2 实验方法研究概况
2.3 模拟方法研究概况
2.3.1 平衡模型
2.3.2 一维模型
2.3.3 降阶模型
2.3.4 多维模型
2.4 本章小结
参考文献
3 新型顶部多喷嘴气化炉的冷态数值模拟
3.1 引言
3.2 模拟对象及网格划分
3.2.1 模拟对象
3.2.2 网格划分
3.3 模型建立及边界条件
3.3.1 控制方程
3.3.2 颗粒运动的模拟
3.3.3 湍流流动的模拟
3.3.4 边界条件和求解方式
3.4 模拟结果与讨论
3.4.1 速度分布
3.4.2 湍动能分布
3.4.3 压力分布
3.4.4 颗粒浓度分布
3.4.5 小结
3.5 主副喷嘴流量分配比例的影响
3.5.1 速度分布
3.5.2 湍动能分布
3.5.3 颗粒停留时间
3.5.4 小结
3.6 主喷嘴物料进口速度的影响
3.6.1 速度分布
3.6.2 湍动能分布
3.6.3 颗粒停留时间
3.6.4 小结
3.7 副喷嘴物料进口速度的影响
3.7.1 速度分布
3.7.2 湍动能分布
3.7.3 颗粒停留时间
3.7.4 小结
3.8 副喷嘴倾角的影响
3.8.1 速度分布
3.8.2 湍动能分布
3.8.3 颗粒停留时间
3.8.4 小结
3.9 新型顶部多喷嘴炉与单一喷嘴炉型对比
3.9.1 速度分布对比
3.9.2 湍动能分布对比
3.9.3 压力分布对比
3.9.4 颗粒浓度分布对比
3.9.5 颗粒停留时间对比
3.9.6 小结
3.10 本章小结
参考文献
4 新型顶部多喷嘴气化炉的热态数值模拟
4.1 引言
4.2 CO2与H2O混合气氛下的煤焦气化实验
4.2.1 实验部分
4.2.1.1 煤焦的制备
4.2.1.2 实验设备
4.2.1.3 抑制扩散效应预实验
4.2.1.4 实验步骤
4.2.1.5 数据分析方法
4.2.2 实验结果与讨论
4.2.2.1 确定L-H模型动力学参数
4.2.2.2 煤焦在H2O与CO2混合气氛下的气化
4.2.3 小结
4.3 热态数值模拟
4.3.1 模型建立
4.3.1.1 控制方程
4.3.1.2 煤颗粒脱挥发分及膨胀
4.3.1.3 辐射模型
4.3.1.4 异相反应模型
4.3.1.5 同相反应模型
4.3.2 总体算法及计算过程
4.3.3 模拟结果与讨论
4.3.3.1 速度分布
4.3.3.2 湍动能分布
4.3.3.3 温度分布
4.3.3.4 组分浓度分布
4.3.3.5 小结
4.3.4 主副喷嘴流量分配比例的影响
4.3.4.1 速度分布对比
4.3.4.2 温度分布对比
4.3.4.3 合成气参数对比
4.3.4.4 小结
4.3.5 主喷嘴物料进口速度的影响
4.3.5.1 速度分布对比
4.3.5.2 温度分布对比
4.3.5.3 合成气参数对比
4.3.5.4 小结
4.3.6 副喷嘴物料进口速度的影响
4.3.6.1 速度分布对比
4.3.6.2 温度分布对比
4.3.6.3 合成气参数对比
4.3.6.4 小结
4.3.7 副喷嘴倾角改变的影响
4.3.7.1 速度分布对比
4.3.7.2 温度分布对比
4.3.7.3 合成气参数对比
4.3.7.4 小结
4.3.8 新型顶部多喷嘴炉与单一喷嘴炉型对比
4.3.8.1 速度分布对比
4.3.8.2 湍动能分布对比
4.3.8.3 温度分布对比
4.3.8.4 组分浓度分布对比
4.3.8.5 小结
4.4 本章小结
参考文献
5 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
作者简介
本文编号：3791898
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 煤气化技术发展现状
1.2.1 固定床煤气化技术
1.2.2 流化床煤气化技术
1.2.3 气流床煤气化技术
1.3 新型废锅式煤粉气化技术
1.4 本文的研究目的和研究内容
1.5 本章小结
参考文献
2 文献综述
2.1 引言
2.2 实验方法研究概况
2.3 模拟方法研究概况
2.3.1 平衡模型
2.3.2 一维模型
2.3.3 降阶模型
2.3.4 多维模型
2.4 本章小结
参考文献
3 新型顶部多喷嘴气化炉的冷态数值模拟
3.1 引言
3.2 模拟对象及网格划分
3.2.1 模拟对象
3.2.2 网格划分
3.3 模型建立及边界条件
3.3.1 控制方程
3.3.2 颗粒运动的模拟
3.3.3 湍流流动的模拟
3.3.4 边界条件和求解方式
3.4 模拟结果与讨论
3.4.1 速度分布
3.4.2 湍动能分布
3.4.3 压力分布
3.4.4 颗粒浓度分布
3.4.5 小结
3.5 主副喷嘴流量分配比例的影响
3.5.1 速度分布
3.5.2 湍动能分布
3.5.3 颗粒停留时间
3.5.4 小结
3.6 主喷嘴物料进口速度的影响
3.6.1 速度分布
3.6.2 湍动能分布
3.6.3 颗粒停留时间
3.6.4 小结
3.7 副喷嘴物料进口速度的影响
3.7.1 速度分布
3.7.2 湍动能分布
3.7.3 颗粒停留时间
3.7.4 小结
3.8 副喷嘴倾角的影响
3.8.1 速度分布
3.8.2 湍动能分布
3.8.3 颗粒停留时间
3.8.4 小结
3.9 新型顶部多喷嘴炉与单一喷嘴炉型对比
3.9.1 速度分布对比
3.9.2 湍动能分布对比
3.9.3 压力分布对比
3.9.4 颗粒浓度分布对比
3.9.5 颗粒停留时间对比
3.9.6 小结
3.10 本章小结
参考文献
4 新型顶部多喷嘴气化炉的热态数值模拟
4.1 引言
4.2 CO2与H2O混合气氛下的煤焦气化实验
4.2.1 实验部分
4.2.1.1 煤焦的制备
4.2.1.2 实验设备
4.2.1.3 抑制扩散效应预实验
4.2.1.4 实验步骤
4.2.1.5 数据分析方法
4.2.2 实验结果与讨论
4.2.2.1 确定L-H模型动力学参数
4.2.2.2 煤焦在H2O与CO2混合气氛下的气化
4.2.3 小结
4.3 热态数值模拟
4.3.1 模型建立
4.3.1.1 控制方程
4.3.1.2 煤颗粒脱挥发分及膨胀
4.3.1.3 辐射模型
4.3.1.4 异相反应模型
4.3.1.5 同相反应模型
4.3.2 总体算法及计算过程
4.3.3 模拟结果与讨论
4.3.3.1 速度分布
4.3.3.2 湍动能分布
4.3.3.3 温度分布
4.3.3.4 组分浓度分布
4.3.3.5 小结
4.3.4 主副喷嘴流量分配比例的影响
4.3.4.1 速度分布对比
4.3.4.2 温度分布对比
4.3.4.3 合成气参数对比
4.3.4.4 小结
4.3.5 主喷嘴物料进口速度的影响
4.3.5.1 速度分布对比
4.3.5.2 温度分布对比
4.3.5.3 合成气参数对比
4.3.5.4 小结
4.3.6 副喷嘴物料进口速度的影响
4.3.6.1 速度分布对比
4.3.6.2 温度分布对比
4.3.6.3 合成气参数对比
4.3.6.4 小结
4.3.7 副喷嘴倾角改变的影响
4.3.7.1 速度分布对比
4.3.7.2 温度分布对比
4.3.7.3 合成气参数对比
4.3.7.4 小结
4.3.8 新型顶部多喷嘴炉与单一喷嘴炉型对比
4.3.8.1 速度分布对比
4.3.8.2 湍动能分布对比
4.3.8.3 温度分布对比
4.3.8.4 组分浓度分布对比
4.3.8.5 小结
4.4 本章小结
参考文献
5 全文总结与工作展望
5.1 全文总结
5.2 工作展望
作者简介
本文编号：3791898
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3791898.html
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