工业燃气增压粉煤气流床气化炉数值模拟

对制工业燃气的新型增压气流床气化炉气化过程采用三维数值模拟研究,建立可靠的数学模型,预测了气流床气化炉内的流场分布、温度分布以及气体成分分布,并对模拟结果进行了分析.结果表明,炉内流场能够合理地反映气化炉内的反应趋势及进程;该炉型结构能够使炉内温度场均匀,平均温度水平上升;出口气体成分的模拟值与文献值吻合良好.     

气流床粉煤气化性能模拟分析

基于Aspen Plus工作平台,运用Gibbs自由能最小化原理,对气流床粉煤气化过程进行了数值模拟,并对流程算法进行了改进。研究了氧煤比、蒸气煤比、压力及粉煤粒径对气化炉出口气体组成、温度、冷煤气效率、碳转化率及有效气产率的影响。结果表明：模拟值和实验值有良好的相似性;氧煤比对气化进程的影响较蒸汽煤比及其它操作条件更为显著;并确定了模拟煤种的最佳氧煤比是0．70～0．80kg／kg,气化炉出口CO＋H2的最大干基体积分数为96．48％,冷煤气效率最高为83．56％,最大有效气产率为1．74m^3／kg;氧煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度升高约40℃,而蒸汽煤比每升高0．1kg／kg,气化炉出口温度降低约8℃。     

气流床气化炉的CPFD数值模拟

利用CPFD(computational particle fluid dynamics)模拟方法对三维、全尺寸的气流床气化炉进行了模拟计算,建立起了适用于CPFD模拟方法的气化模拟模型。模拟结果与实验数据相一致,说明模型基本准确且CPFD模拟方法适用于气流床气化过程的模拟。借由CPFD模拟方法给出了颗粒相在气化炉中的具体反应历程及颗粒停留时间的概率分布;结果表明,在单喷嘴顶喷的气化炉中,同时存在颗粒相的轴向流动短路及返混,短路主要发生在炉中心区域;颗粒在炉中心区域反应剧烈而边壁区域反应则很缓慢,而且从气化炉流出的第一股短路颗粒主要由充分反应了的粉煤颗粒构成。     

运用Gibbs自由能最小化方法模拟气流床煤气化炉

基于 Aspen Plus工业系统流程模拟软件 ,运用 Gibbs自由能最小化方法建立了气流床煤气化炉的模型 .研究了气化炉的主要操作参数 (即水煤浆浓度、氧煤比、碳转化率和气化温度 )对气化结果的影响 .对模拟结果进行了分析 ,发现模型基本正确 ,可应用于一些反应机理复杂的气化工艺的化学和热力学平衡计算 .模拟结果表明 ,氧煤比和水煤浆浓度是影响气化炉出口煤气组成的主要因素 ,气化炉温度随着氧煤比的增加而增加 ,也随着水煤浆浓度的增加而增加 .结果还表明 ,氧煤比对气化结果的影响比水煤浆浓度的影响更为显著     

煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理，总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况，包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维），给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论，以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况，结果显示主要组分模拟误差较小。     

气流床气化炉操作温度的探讨

通过探讨气化炉操作温度的影响因素,建议依据气化炉型、煤质、目标产物煤气组成等主要因素,建立气流床气化炉操作温度评价模型,为气化炉运行提供直接的适宜的操作温度,旨在延长气化炉的运行周期和使用寿命,提高气化装置运行的经济性。     

新型气流床粉煤加压气化技术

气流床粉煤加压气化技术具有原料消耗低,碳转化率高,热效率高,煤种适应性强等优势。我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在兖矿鲁南化肥厂运行成功,各项技术指标分别为:有效气体积分数89%～93%,碳转化率98%～99%,比氧耗0.30～0.32m3/m3,比煤耗0.53～0.54kg/m3,冷煤气效率≥84%。     

基于Gibbs自由能最小化原理模拟固体燃料-氧气气化反应

采用Gibbs自由能最小化原理考察了气流床中不同固体燃料-氧气的气化特性以探索固体燃料-氧气气化规律。考察了气流床中不同固体燃料(H和C物质的量比(H/C比)为0~1.6,O和C物质的量比(O/C比)为0.1~0.8)在氧气气氛下完全气化时所能达到的平衡温度、合成气组成、气化炉有效能效率及所需当量氧气比。结果表明:固体燃料H/C比一定时,低O/C比下,H2和CO含量保持恒定,H2O和CO2含量较少;高O/C比下完全气化所需当量氧气比迅速降低,平衡温度降至700℃(O/C比大于0.6),气化炉有效能效率也呈现下降趋势,H2和CO含量减少,CO2和H2O含量增加。固体燃料O/C比一定时,随着H/C比增加,平衡温度迅速降低(O/C比小于0.6),气化炉有效能效率也随之减少,CO含量减少,H2,CO2和H2O含量增加。     

分级供氧气流床气化炉冷态流场的数值模拟与实验研究

采用标准k-ε湍流模型,运用SIMPLE算法对分级供氧气流床气化炉炉内的流场进行了数值模拟,并对实验测量结果与数值模拟结果进行比较,得到两者吻合的结果。通过对模拟结果进行分析,发现炉膛内存在回流区,并不是一个简单的平推流;二次喷嘴的开启对喷嘴所在面的流场有较大影响;同时二次喷嘴的高度对炉内流场分布也有影响。     

新型干煤粉气流床气化炉的冷态数值模拟

为了考察基于无焰氧化技术所提出的新型干煤粉气流床气化炉的流场和颗粒停留时间分布特性,对该气化炉进行三维冷态数值模拟研究,得到了不同工况下的模拟结果,可知:单喷嘴切向进气工况导致炉内速度场发生了偏移;双喷嘴中心对称切向进气工况导致炉内形成外圈速度大、内圈速度小的对称旋转梯度场。随着进口总气速、颗粒平均直径和颗粒密度的增大,气化炉内颗粒停留时间逐渐减小。颗粒停留时间随颗粒平均直径增大的减幅较随颗粒密度增大的减幅更大。当颗粒入射角度为正时,随着入射角度的增加,颗粒停留时间逐渐增大;当入射角度为负时,随着入射角度的增加,颗粒停留时间逐渐减小。     

激冷式气化炉液池内射流冲坑特性数值模拟

对激冷式煤气化炉内顶部浸没式气体射流冲击液池的行为过程进行数值模拟,将模拟结果与可视化实验结果进行对比;获得气体射流冲击液池形成冲坑的演变过程;引入特征深度和特征半径两个特征参数表征冲坑特性.研究发现,在冲坑停滞阶段,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的提高呈现逐渐加速并最终趋于平缓的增长趋势;随着下降管出口静态淹没深度的降低,冲坑特征深度和特征半径随气体射流速度的增长程度相对平缓,同时特征深度和特征半径减小.     

气流床气化炉水冷壁结渣特性的实验研究

搭建了小型气流床水冷壁气化炉实验平台，进行水冷壁结渣实验，验证了“以渣抗渣”的思想，为气化炉水冷壁衬里的工业应用提供理论依据．研究了炉内火焰温度、壁温、循环水量等因素对渣的分布及形态的影响，以及渣层对水冷壁的保护作用．结果表明，熔渣对炉壁保护作用明显；循环水影响着水冷壁的正常运行；炉内温度及壁温是影响渣形态和渣分布的主要因素．     

多喷嘴气化炉气体浓度及撞击火焰高度分析

基于多喷嘴对置热模实验平台,以柴油为模拟介质,对其气化过程进行了实验研究.采用水冷取样管,对气化炉喷嘴平面及轴线上方进行气体取样,经气体净化系统,由质谱仪实时在线分析.结果表明,喷嘴平面内,距中心5 cm处,CO,CO2和H2浓度开始发生较大变化,即为火焰撞击区域,且该区域同由火焰图象拍摄结果一致;气化炉中心轴线方向,气体浓度曲线在距离中心29 cm处出现拐点,表明气化火焰高度与炉内径之比约为1.0.     

IMPROVED SIMULATION SYSTEM OF PULVERIZED COAL GASIFIER

Based on large amount of literature work, the simulation program system of pulverized coal gasification on an entrained bed has been set up, and an improved method for calculating inner wall surface temperature has been worked out, in which the finite element method affiliated with the reactor simulation program provides an accurate method to calculate the wall temperature distribution and heat loss, and hence the flexibility of the simulation program system has been improved.     

自主创新的气流床粉煤加压气化技术

介绍国内首套自主知识产权粉煤加压气化技术的研发与运行情况.中试装置运行结果表明:该气化技术各项经济技术指标优越,有效气成分89%～93%,碳转化率98%～99%,冷煤气效率约84%,达到了国际先进水平,已具备产业化条件.     

焦炉煤气非催化部分氧化的数值模拟

用Fluent软件对焦炉煤气非催化部分氧化制取合成气的反应器内的温度场、浓度场和平衡气体组成进行了数值模拟.结果表明,氧气与焦炉煤气比是决定气化温度和出口合成气成分的关键.随着氧气与焦炉煤气比的增加,气化温度升高.在氧气与焦炉煤气质量比为0.14时,反应器出口的有效气体(H2+CO)含量达到最大值,焦炉煤气中的CH4几乎完全转化.在距反应器喷嘴0.05 m处反应器内达到了最高温度3 300 K,在0.1 m处H2和CO及CO2均达到平衡,CH4在该点降到最低点.     

灰熔聚流化床气化炉内气固两相流的数值模拟

应用欧拉双流体模型模拟了某化肥厂现运行的灰熔聚流化床煤气化炉(用ICC表示)内的气固两相流动行为,得出了所模拟ICC的合理流化气速与喷动气速的速度范围及匹配关系:流化气速不能太小,否则布风板区域会出现死区;流化气速也不能太大,否则将失去ICC的设计运行特点.当流化气速一定时,随喷动气速的增加,搅动混合增强,但过大的喷动气速会使床内的流动结构出现腾涌,不利于ICC的高效安全运行.     

Shell粉煤气化炉的分析与模拟

以Shell气化炉内的流体流动特征为基础，分析炉内的反应特征，建立气化炉的数学模型。对气化过程进行数字模拟，预测工艺条件对气化结果的影响。     

Shell气化炉煤粉外送蒸汽动力厂方案的论述

介绍Shell气化炉煤粉非运行期间外送的必要性,并着重从煤的挥发分、发热量和粒径方面分析其用于煤粉炉燃烧的可能性。