喷嘴结构对粉煤气化过程影响的数值模拟

摘要

为研究气化喷嘴对气流床干煤粉气化炉气化过程的影响规律,并对喷嘴结构进行优化,针对具有不同煤粉通道旋转角θ和旋流叶片安装角度α值气化喷嘴的气化炉建立三维模型并进行数值模拟。通过冷态模拟发现:气化室内流体的速度场主要受α值的影响,而θ值对气化室内煤粉颗粒的质量浓度影响更加明显。当θ=60°、α=30°时,煤粉颗粒的弥散性最好,气化室内流体的速度分布、煤粉颗粒的质量浓度以及气化剂分布更加均匀,有利于气化炉气化效率的提高。取喷嘴结构参数θ=60°、α=30°的模型进行气化过程热态模拟,辐射传热采用P-1模型、湍流-化学反应过程采用EDC模型、脱挥发分采用Two-Competing-Rates模型。模拟结果显示,该喷射条件下气化室内的流场分布好,气化效率高,合成气有效气组分CO+H2总摩尔分数达到91.6%,碳转化率达到98.11%。