我國(guó)是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó),煤炭作為主要能源的趨勢(shì)仍將繼續(xù)。寧夏寧東能源化工基地煤炭?jī)?chǔ)量豐富,以煤階較低的長(zhǎng)焰煤為主。本研究依托寧東基地某企業(yè)在用2000 t/d GSP粉煤氣化工藝,使用數(shù)值模擬方法,對(duì)所用羊場(chǎng)灣(YCW)煤的氣化性能、氣化爐主要操作參數(shù)的優(yōu)化和煤灰熔渣在氣化爐直段壁面部分的流動(dòng)特性進(jìn)行研究。根據(jù)氣化爐幾何結(jié)構(gòu)和尺寸數(shù)據(jù),建立了工業(yè)規(guī)模的氣化爐三維模型。根據(jù)幾何模型的對(duì)稱性,取爐體的1/4作為模擬計(jì)算對(duì)象,利用ICEMCFD軟件劃分為結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格。使用兩步競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)模擬粉煤脫揮發(fā)分過程,渦耗散概念模型(EDC)模擬均相湍流化學(xué)反應(yīng),隨機(jī)軌道模型追蹤粉煤顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡,未反應(yīng)縮核模型模擬焦炭非均相氣化反應(yīng)過程,P1模型用于輻射傳熱模擬,模擬得到的數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)相符。模擬結(jié)果顯示爐內(nèi)速度流場(chǎng)分為外回流區(qū)、旋轉(zhuǎn)射流區(qū)、內(nèi)回流區(qū)和管流區(qū),沿氣化爐高度(h),反應(yīng)生成的H2及CO的摩爾分?jǐn)?shù)逐步升至最高23.7%和67.4%,而爐內(nèi)溫度則先上升后下降至穩(wěn)定,在h=1.2m時(shí)達(dá)最高溫2238 K。在驗(yàn)證所選擇模型正確的基礎(chǔ)上,對(duì)噴嘴旋流數(shù)S、氣化爐操作壓力、煤氧質(zhì)量比m(C)/m(...

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景意義
    1.2 煤氣化技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 氣流床氣化數(shù)值模擬進(jìn)展
        1.2.2 煤灰渣層流動(dòng)研究進(jìn)展
    1.3 GSP氣流床粉煤氣化工藝
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 干粉煤氣化過程數(shù)學(xué)模型與計(jì)算方法
    2.1 氣化各階段模型
        2.1.1 煤粉熱解模型
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 非均相反應(yīng)模型
        2.1.4 均相反應(yīng)模型
    2.2 模擬對(duì)象及網(wǎng)格劃分
        2.2.1 氣化爐氣化室?guī)缀文Ｐ?br>        2.2.2 模型網(wǎng)格
    2.3 控制方程與計(jì)算過程
        2.3.1 氣相控制方程
        2.3.2 顆粒相控制方程
        2.3.3 計(jì)算過程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 氣化爐數(shù)值模擬及操作參數(shù)的優(yōu)化
    3.1 模型的選取與結(jié)果驗(yàn)證
        3.1.1 反應(yīng)方程及動(dòng)力學(xué)參數(shù)
        3.1.2 結(jié)果驗(yàn)證
        3.1.3 網(wǎng)格獨(dú)立性檢查結(jié)果
    3.2 流場(chǎng)及反應(yīng)特征
        3.2.1 煤質(zhì)基礎(chǔ)分析與進(jìn)料數(shù)據(jù)
        3.2.2 旋流場(chǎng)
        3.2.3 冷態(tài)條件下氧氣和粉煤軌跡線
        3.2.4 速度場(chǎng)
        3.2.5 O₂摩爾濃度分布
        3.2.6 溫度場(chǎng)
        3.2.7 各組分摩爾濃度場(chǎng)
        3.2.8 各組分沿氣化爐軸線分布圖
    3.3 主要工藝參數(shù)的優(yōu)化討論
        3.3.1 旋流數(shù)
        3.3.2 操作壓力
        3.3.3 煤氧質(zhì)量比m(C)/m(O)
        3.3.4 水蒸氣/氧質(zhì)量比m(H₂O)/m(O₂)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 煤灰熔渣壁面流動(dòng)特性研究
    4.1 灰渣基本特性
    4.2 灰渣物性模型
        4.2.1 熔融性
        4.2.2 粘溫特性
    4.3 灰渣沉積
        4.3.1 沉積判斷準(zhǔn)則
        4.3.2 氣化爐直段壁面溫度分布
        4.3.3 煤焦含量
        4.3.4 粉煤顆粒分布
        4.3.5 灰渣顆粒沉積分布及特點(diǎn)
    4.4 渣層流動(dòng)特性研究
        4.4.1 渣膜流速隨膜厚變化規(guī)律
        4.4.2 粘度模型的影響
        4.4.3 臨界粘度溫度影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3794871