煤粉加压气化炉开工期间反应室温度场分布的模拟计算

摘要

煤气化技术是洁净煤技术发展的一个重要方向，其中加压干煤粉气化技术以其高转化率和高环保效益得到了快速发展。开工烧嘴是加压干煤粉气化炉启动过程中的一个关键装置，主要是在开工期间为气化炉反应室升温升压，有利于投煤后提升煤的反应速度，减少反应室出口气流中未转化碳的含量，同时控制煤烧嘴气粉射程在设计范围内，以免刷壁损坏壁面的防护层。开展对开工烧嘴运行参数尤其是温度场分布模拟研究对正确认识和掌控气化炉的启动过程具有重要意义。
　　本文以Shell干煤粉气化炉为基础物理模型，建立了三维数值计算模型，并结合现场运行参数输入了边界条件，通过数值模拟研究了开工过程中的氧气速度、出口压力、燃油量、以及氧油质量比等参数对反应室内温度场和流场的影响；模拟计算所得到的反应室的出口温度与实际运行结果比较，偏差在工程技术领域所能接受的范围内。
　　模拟研究结果表明：在富燃料条件下，随着氧气速度的增大反应室内的温度是逐渐增高的，而随燃油质量流量的增加反应室内的温度是逐步降低的；随着反应室出口压力的增大反应室内的温度是逐步降低的，这意味着在升压升温过程中，如果保持氧油比不变时，必须同时增氧增油。反应室内的温度随着氧油质量比的增大是先增加后减小，在当量比附近达到最高温度。反应室内的压力在空间位置上有一定的变化，在开工烧嘴下部压力的变化幅度较大，而且整体是低于给定值的，这也说明在开工烧嘴下部的湍流流动强度比较大，开工烧嘴上部的压力波动变化比较小，整体大于给定值。反应室内的整体温度分布是在开工烧嘴以下0.3-1.3米温度较高，在纵向（Y轴）方向上是喷嘴两边高，中间低；横向（X轴）方向是高温度区在离开烧嘴一定的距离，形成类似于沿开工烧嘴的倾斜角度，一个向下方倾斜的高温变化区域，这是有利于投煤的着火燃烧区。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 数学模型及反应室温度场模拟

2.1简述

2.2 模型网格划分及生成

2.3数学模型

2.4 控制方程的离散化及求解

2.5 边界条件的设定

2.6 小结

3 模拟结果分析

3.1 氧气喷射速度对反应室温度场分布的影响

3.2 反应室出口压力的变化对反应室温度场分布的影响

3.3 燃油质量流量对反应室温度场分布的影响

3.4 氧油质量比对反应室温度分布的影响

3.5 开工期间反应室内温度场及压力的变化特性

3.6结果对比

3.7小结

4 结论与展望

4.1结论

4.2展望

致谢

参考文献