【摘要】：常壓氣化技術投資成本小,日常維護費用低,成為廣大中小型氮肥化工廠的最佳選擇,具有良好的發(fā)展前景�？乞v氣化爐是一種新型高效的強旋轉常壓煤粉氣流床氣化技術,其一、二次風布置方式使爐內形成強烈、復雜的旋轉流場,也對氣化爐內進行的煤氣化反應產(chǎn)生強烈影響,解決了氣流床氣化爐內壁耐火材料以及氣化爐燒嘴壽命短、煤粉在爐內停留時間短和碳轉化率低下等問題。對科騰氣化爐的熱態(tài)流場和渣層熱應力場進行數(shù)值模擬,有助于了解其運行工作特性,對工況和氣化爐結構進行優(yōu)化。本文對科騰氣化爐流場域建立了幾何模型,運用數(shù)值模擬方法,使用Fluent軟件對現(xiàn)場熱態(tài)試驗工況進行了模擬運算,分析了科騰氣化爐熱態(tài)流場特性,研究了上下二次風配比、給煤量對科騰氣化爐熱態(tài)流場的影響。在熱態(tài)工況計算的基礎上,以熱態(tài)模擬計算溫度為邊界條件,基于有限元方法,使用Ansys Mechanical APDL軟件對科騰氣化爐內渣層熱應力場進行了計算并進行分析。對熱態(tài)流場的數(shù)值模擬,合成氣出口有效氣成分隨上下二次風配比先增后減,上下二次風配比2:8為最優(yōu)工況;合成氣出口有效氣成分隨給煤量增加,在所研究范圍中,給煤量4.796kg/s的工況為最優(yōu)工況。對渣層熱應力的數(shù)值模擬,爐膛升溫時,渣層中靠近向火側位置等效應力大,靠近渣層—SiC位置等效應力小,應力表現(xiàn)為受壓;爐膛降溫時,新生固態(tài)渣區(qū)域和舊有固態(tài)渣區(qū)域中都表現(xiàn)出靠近渣層—SiC交界面位置等效應力大的特點,但新生固態(tài)渣區(qū)域等效應力比舊有固態(tài)渣區(qū)域中大,應力均表現(xiàn)為受拉。爐膛降溫時更易發(fā)生渣層的破壞。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文 世紀 80 年代以來，國內氣化技術迅速發(fā)展，一些自主研發(fā)的新型煤氣化涌現(xiàn)�！熬盼濉逼陂g，華東理工大學[27]開發(fā)出了多噴嘴對置式水煤漿氣2002 年在山東建立了示范性裝置，此后得到了部分應用，該種技術氧耗低；清華大學等研發(fā)了清華爐系列技術[28]，在山西投入運行，該種技術快，煤種適應性寬廣，安全性高，已經(jīng)發(fā)展了二代；西安熱工院開發(fā)了煤粉加壓氣化技術，在內蒙古、山西等地投入運行，具有較好的合成氣種適應性強，運行穩(wěn)定可靠；中國航天科技集團研發(fā)出 HT-L 技術，屬于氣化，已在安徽、河南等地投入運行[29]，該工藝碳轉化率高達 99%，冷達到 82%，有效氣成分高于 90%。綜合來看，我國的煤氣化技術向世界平迅速過渡，具有良好的發(fā)展前景。氣化反應過程[30]化反應的一般過程如圖 1-1 所示，氣流床氣化爐中發(fā)生的氣化過程本質上炭顆粒在高溫環(huán)境下與氣化劑發(fā)生的熱反應過程，生成的粗合成氣中含2、H2O、CO2、N2以及微量的 CH4、H2S 和 COS 等。

CO2+C→2CO 力數(shù)值模擬數(shù)學模型氣化爐運行過程中，爐內的煤粉顆粒燃燒或氣化反應后形成高，灰渣處于熔融狀態(tài)，當其運動至溫度較低的耐火磚層時層，如圖 2-1，假定最外層的灰渣覆蓋溫度保持不變，受到內部渣層的溫度逐漸降低，體積收縮而表現(xiàn)為拉應力，這種渣層成長熱應力[66]�？梢钥闯觯乞v氣化爐運行時，渣層象，向火一側溫度高，耐火磚一側溫度低，不同溫度處熱脹為溫度梯度熱應力。長熱應力與溫度梯度熱應力一起構成了渣層的總熱應力，受約束材料性質，溫度環(huán)境條件等共同影響。工況波動時，煙層中出現(xiàn)較大的熱應力，有可能造成裂縫甚至掉渣，對于普象除渣，但對于科騰氣化爐，內壁失去渣層的保護，容易損應力過大。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ545

【參考文獻】

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本文編號：2667881