【摘要】：隨著流化床氣化爐的廣泛應(yīng)用,對其傳質(zhì)、傳熱過程的研究也在不斷深入。氣化爐的傳質(zhì)過程與氣固兩相的流動密不可分,由于氣固兩相的相互作用比較復(fù)雜,國內(nèi)外眾多學(xué)者以仿真模擬的形式對氣化爐進(jìn)行了大量的研究,但對顆粒流動行為以及氣化爐操作條件等對氣化性能的影響考慮不足。本文以流化床氣化爐為研究對象,采用數(shù)值模擬與工廠實際情況相結(jié)合的方式對氣化爐氣固傳質(zhì)過程進(jìn)行研究。主要工作內(nèi)容如下:首先基于氣化爐結(jié)構(gòu)和氣化工藝的實際情況,并結(jié)合企業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù),構(gòu)建流化床氣化爐的三維數(shù)值模型,并采用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對本文模型進(jìn)行驗證,結(jié)果表明本文模型可行。其次對基準(zhǔn)工況下的氣化爐進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明:在射流區(qū),氧化劑與煤粉顆粒已完成大部分反應(yīng);在氣化爐中心部位存在撞擊駐點,駐點處流體速度接近于零,但湍流動能最高;流體在入口水平面上速度較高,然后在入口水平面上下兩側(cè)速度逐漸降低。合成氣體的分布情況與溫度分布情況基本一致,在射流區(qū)域呈邊緣高、中心低的形勢分布;大部分顆粒進(jìn)入氣化爐后在氣流的攜帶作用下進(jìn)入回流區(qū),停留時間較長,部分顆粒直接落入爐底隨灰渣排出或被氣流攜出爐。最后對氣化爐進(jìn)行了多種工況的模擬,分析不同工況對氣化過程的影響。結(jié)果表明:適當(dāng)?shù)脑黾友趸瘎┝髁亢图?xì)化煤粉顆粒都可以改善氣化爐的氣化性能,提高有效氣體的生成率,最佳氧化劑流量為7.26kg/s,最佳顆粒粒徑為30um;增大煤粉的預(yù)熱溫度在一定程度上會改善氣化性能,但整體影響不太明顯。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ545
【圖文】：

圖 3-1 Fluent 基本結(jié)構(gòu)圖Fig. 3-1 Basic structure of FluentENT 數(shù)值求解型的簡化與假設(shè)用 Fluent 軟件進(jìn)行仿真模擬之前，必須對模擬對象進(jìn)行充分的了物理模型的基礎(chǔ)上建立合適是數(shù)學(xué)模型，并確定初始條件及邊界條Fluent 軟件缺少對實際研究對象的描述接口，因此需要研究者在了解基礎(chǔ)上對其進(jìn)行簡化，必要時還可能需要自定義函數(shù)，以便計算結(jié)為了減少計算的工作量，現(xiàn)做如下假設(shè)：）不考慮爐壁厚度對結(jié)果的影響，同時將煤粉視為粒徑均勻的球形

圖 3-2 幾何模型簡圖Fig. 3-2 Geometric model個噴嘴對稱布置，每個噴嘴的邊負(fù)擔(dān)，在劃分網(wǎng)格之前先對其進(jìn)求解過程中采用鏡像處理。應(yīng)用分塊網(wǎng)格化和局部加密的域、噴嘴以上部分和噴嘴以下區(qū)噴嘴附近的不規(guī)則區(qū)域采用四面立性計算，最終確定四分之一幾分如圖 3-3 所示。

a）整體網(wǎng)格劃分圖 （b）噴嘴區(qū)域局部放大圖圖 3-3 氣化爐網(wǎng)格劃分圖Fig. 3-3 Mesh件和初始條件設(shè)置件和初始條件的設(shè)置是數(shù)值模擬過程得到一個重要環(huán)節(jié)，制方程能否有確定解�？谶吔鐥l件口采用質(zhì)量流量入口邊界條件，氧化劑為氧氣和水蒸氣， 185℃，入口處壓力為 4MPa。進(jìn)入四個噴嘴的總氧量為 1氧氣的質(zhì)量比為 0.14，即水蒸氣的量為 2.58kg/s，因此單負(fù)荷為 5.26kg/s。假設(shè)氣體為均勻的充分發(fā)展的湍流，-ε 模型。粒采用射流的方式噴入爐內(nèi)，四個燒嘴總的負(fù)荷為 22.54k

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2783356