基于Fluent软件的生物质气化模拟研究

基于Fluent软件,建立流化床反应器模型,对生物质-水蒸气气化过程进行模拟,研究温度对生物质气化过程的影响,同时分析碳转化率、气体成分以及气体总产率的变化规律。结果表明:模拟结果与实验数据吻合良好,碳转化率及气体总产率随温度的升高而升高,床层高度对CO、 H₂生成具有较大影响。模拟计算条件下,氢气体积分数高达55%,这说明水蒸气作为气化介质有利于气化过程中产生更多的H₂。Fluent软件能够很好的对生物质气化过程进行模拟,可以作为生物质气化研究的一个重要工具。     

Fluent软件在化工专业教学中的应用

化工专业课程涉及的化工过程较为复杂,学生理解起来较为困难。随着计算机技术和数值模拟方法的发展,将计算流体力学模拟软件Fluent有目的、有步骤地穿插应用于化工专业课程理论教学和实验教学中,一方面可使学生逐步掌握Fluent软件的使用方法,另一方面可以通过CFD模拟生动形象地再现复杂的化工过程,从而帮助学生更好地理解和掌握专业课程内容,同时达到调动学生学习的积极性、提高其学习效率的目的。     

矿物在气固流化床中的分选研究

通过对气固流化床的基本特性的研究分析,指出了气固流化床具有良好的分选性能,并研究了矿粒在流化床中的分选机理。试验结果表明：气固流化床可以有效地分选矿物,开辟了一条亲的矿物干法分选途径。     

基于CPFD方法的流化床生物质气化数值模拟

基于计算颗粒流体动力学(CPFD)建立了三维鼓泡流化床水蒸气-空气混合气化的数值模型,并进行了模型验证,结果表明模拟和实验具有良好的一致性。在该模型的基础上,研究了气化炉内气体分布以及温度分布;同时探究了生物质属性(颗粒粒径、含水率、种类)以及操作条件(气化温度、床料高度)对气化特性的影响。结果表明,生物质颗粒粒径对气化性能的影响存在一个最优值,平均粒径为0.6 mm是最佳的;较高的含水率会降低可燃气体产量,不利于气化反应的进行;四种生物质中,锯末气化的效率最高、可燃气体产量最大、气体热值最高,稻壳仅次于锯末但其碳转化率高于锯末;提高气化温度可以增加可燃气体的比例、提高气化效率;而初始床层高度的变化可以改变H₂/CO的比例。本实验为生物质水蒸气/空气气化提供了理论参考,有助于生物质原料的选取和处理,也有助于气化炉的放大和优化。     

生物质的流化床转化

综述了生物质的流态化特性及生物质的流化床利用,内容包括：生物质在流化床中燃烧,气化以及在流经床中的热解,并介绍了煤与生物质共气化燃烧的最新进展。     

Fluent软件在化工设备模拟中的应用

Fluent软件是以流体力学为基础,用于研究过程流场的计算软件,目前在过程模拟领域中有较广泛的运用。旨对Fluent软件在常见化工设备中的模拟研究进展进行综述。Fluent软件在混合器的研究中,主要是模拟研究叶片、混合头等内部构件改变对流体流动过程的影响,由此开发出了一些混合效果良好的混合器;在换热器的研究中,主要对换热通道结构改变时的流场进行模拟,以分析优选出强化流体流动和传热特性的有效措施;在反应器的研究中,主要模拟反应器结构、器型及操作参数改变对反应器特性的影响,从而优化反应器;在结晶器的研究中,主要模拟不同结晶生长参数对结晶器流场、温度场和压力场的影响,为结晶器的优化提供了依据。在这些设备的研究中,应用Fluent软件不仅可加速过程的优化进程,而且能直观地分析过程的流体力学规律,因而在化工领域Fluent软件将会获得越来越多的应用。     

流化床生物质热解液化系统能耗分析研究

流化床生物质热解液化系统能耗高,且需要惰性气体做载气。本文利用Aspen plus软件对该系统能耗进行分析,模拟结果显示工艺流程存在的不足是系统能耗高的关键原因,为进一步优化设计流化床生物质热解液化流程和工业化发展奠定基础。     

生物质流化床快速裂解模型

研究了流化床内的生物质快速裂解模型,其特点是考虑了原料粒子在下部密相区和上部稀相区的不同反应历程.模型的计算结果表明,原料粒子和产物气体在反应器内的停留时间有较大的区别,其变化情况对裂解产物的分布有很大影响.由该模型得到的计算结果能和实验值很好吻合,表明它能较好地描述流化床反应器内生物质快速裂解的反应过程.结合计算数据对影响裂解结果的一些因素进行了分析.     

流化床反应器数值模拟应用研究

流化床反应器在Fluent数值模拟中,几何尺寸较大给网格划分和Fluent模拟带来困难,通过研究分析,相似性原理可以解决这一矛盾。本文就是通过对原模型进行几何相似设定,对原模型和缩小模型进行动力相似和运动相似研究。最终得出结论：①采用相似性原理,对流化床反应器进行缩小模型后模拟研究,理论上可行,而且试验结果也能满足实际...     

流化床反应器数值模拟应用研究

流化床反应器在Fluent数值模拟中,几何尺寸较大给网格划分和Fluent模拟带来困难,通过研究分析,相似性原理可以解决这一矛盾.本文就是通过对原模型进行几何相似设定,对原模型和缩小模型进行动力相似和运动相似研究.最终得出结论:①采用相似性原理,对流化床反应器进行缩小模型后模拟研究,理论上可行,而且试验结果也能满足实际...     

基于Fluent软件的除尘器性能分析及结构优化

某厂5000 t/d窑尾电改袋除尘器在运行过程中烟气发生偏风,导致该设备一侧的运行负荷增加,同时该侧滤袋经常出现破袋.针对此种情况,采用Fluent软件对设备进行内部流场分析,找出问题的原因并提出合理的导流装置布置方案,均化内部气流,进而提高设备的运行效率,避免破袋.通过结构优化后,气流分布发生明显的改善,偏风情况得到...     

生物质流化床气化炉气化过程的实验研究

在流化床生物质气化炉内 ,采用空气作气化剂 ,对七种农、林废弃物进行了气化实验研究。生成的燃气成分 :CO在 1 4 %～ 1 7%之间 ,H2 含量一般低于 1 0 % ,甲烷含量为 5%～ 1 0 %。燃气热值多数在 53 0 0～ 6 50 0 k J/ Nm3 ,气化效率 72 .6 %。实验结果表明 ,流化床生物质气化炉可用于生物质气化。     

应用于选煤的空气重介流化床分选性能的研究

简述了空气重介流态化过程，分析了适合于煤炭分选的空气重介流化床的分选性能。模型机的流化特性试验及半工业和工业性试验系统上的分选试验结果表明，空气重介流化床具有良好的分选性能，可有效地分选５０￣６ｍｍ的煤炭。     

流化床生物质气化过程的中试研究

随着社会对能源需求的日益增长，作为主要能源来源的化石燃料却迅速地减少，因此，寻找一种可再生的替代能源便成为社会普遍关注的焦点。生物质能源是一种理想的可再生能源，每年都有大量的工业、农业及森林废弃物产出，它来源广泛。其具有以下特点：（1）可再生性。（2）低污染性（硫含量和氮含量低，燃烧过程中产生的SOX、NOX较低）。生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳量相当于它燃烧时排放的二氧化碳量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，这可有效地减少温室效应。（3）广泛的分布性。缺乏煤炭的地域可充分利用生物质能源。世界上87％的能源需求来源于化石燃料，这些燃料燃烧时，向大气中排放出大量的CO2、SOX、NOX。生物质中硫的含量极低，基本上无硫化物的排放，所以，利用生物质作为替代能源对改善大气酸雨环境、减少大气中二氧化碳含量从而减少“温室效应”都有极大的好处。全世界目前正面临着资源和环境的挑战，要做到环境和能源的持续发展，就必须合理有效地开发利用新能源，以尽可能减少对自然环境的破坏和污染。生物质的低硫和CO2的零排放使生物质成为能源生产的又一研究热点。     

空气重介质流化床分选技术（Ⅱ）分选设备特性

本文列举和分析了国内外数种类型的空气重介质流化床分选设备，并结合其分选特性、结构特点、脱介和出料方式、重介质选用等综合评述了各种空气重介质流化床分选设备的特点和不足，对空气重介质流化床分选设备的发展趋势进行了预测。     

流化床作为生物质气化反应器试验研究

在流化床生物质气化炉内 ,用空气进行气化生物质 (花生壳 )的试验研究 ,分析的参数是当量比ER 0 .2— 0 .4 5 ,气化床的温度 75 0— 85 0℃和加入二次风。当ER在 0 .2 5— 0 .33,气化燃气热值为 6 .2— 6 .8MJ/m3 ,气体产量在 2 6 0— 390m3 /h ,生物质燃烧时比气化产量在 1.2 8— 2 .0 3m3 /kg之间 ,炭转化率在 5 3%— 80 %。并对 7种农、林废弃物进行了初步气化试验研究 ,生成的燃气体积分数 :CO为 14 %— 18% ,H2 一般低于 6 % ,甲烷 4 %— 12 %。燃气热值在 4 70 0— 710 0kJ/m3 。试验结果表明 ,在流化床生物质气化炉中 ,通过在悬浮空间加入二次风 ,可使燃气热值得到提高。     

空气重介质流化床分选技术：（Ⅲ）有能量引入的空气重介流化床分选技术

本文介绍了最有代表性的有能量引入的振动空气重介质流化床和磁化稳定空气重介质流化床的分选原理和床层特性，并讨论了这两种床的分选效果和分选特性。对已有的研究成果进行了总结和简要评述。     

基于Fluent软件的恒温出水混水阀模拟

在设计恒温出水混水阀阀体模型的基础上,采用k-e双方程湍流模型,应用计算流体力学软件Fluent对恒温阀流场进行了数值模拟,得到默认边界条件下恒温阀压力、温度及速度场的分布情况,分析了冷热水入口压强、水力直径和温度对温水出口参数的影响,用恒温阀样机进行实验测试. 结果显示,入口压强增加100倍,出口流量随之增加10倍;热水入口温度增加5℃,温水出口温度随之增加1.3℃. 模拟与实验结果基本吻合,证明了理论研究的正确性,同时为改进对恒温阀的设计奠定了基础.     

正压生物质流化床热燃气实验

生物质热燃气利用热效率高并可避免焦油冷凝,日益受到广泛关注。本文对比了正、负压两种热燃气系统,并以空气作为气化介质,以河沙为床料,在6MWth鼓泡流化床炉进行了正压气化实验。实验结果表明:①正压气化系统可方便启炉及稳定气化,气化过程中炉内温度均匀稳定,燃气输送中无焦油析出;②燃气管道出口温度稳定在400℃左右,气化热效率超过85%;③床料的加入可以改善炉内温度分布,但会增加加料装置设计难度。