文档介绍：太原理工大学
硕士学位论文
灰熔聚流化床气化炉内气固混合特性的研究
姓名:武小芳
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:范江
20100501
太原理工大学硕士研究生学位论文
灰熔聚流化床气化炉内气固混合特性的研究
摘要
灰熔聚流化床气化炉内的气固混合特性不仅反映了床内气体和固体颗
粒的轴向径向运动及传递特性而且也是床内传热传质机理的关键
对于提高灰熔聚流化床气化炉效率提高碳转化率有着重要意义然而迄
今为止人们对床内的气固混合特性还缺乏较为系统的研究导致其在大
型工业化应用上仍然存在很多制约本文基于欧拉双流体模型结合颗粒
动力学理论利用商用CFD软件FLUENT对某公司现运行的灰熔聚流化床
气化炉内的气固混合特性进行了数值模拟
论文模拟了气化炉内颗粒粒径为2mm
以及颗粒粒径为1mm
式展示了不同喷动气速流化气速下炉内的颗粒体积浓度分布以及某些典
型工况下的流场分布压力分布模拟得出了不同喷动气速流化气速配
比下炉内呈现的喷动内部射流鼓泡射流流化腾涌射流流化以及柱塞
流的流动结构结果表明在前三种流动结构下炉内颗粒沿中心轴线向
上运动且随上行高度的增加速度逐渐减小在边壁附近向下运动且随下行
深度的增加速度逐渐增加的内循环现象是颗粒混合的机制其中喷动结
构下气化剂在床内的停留时间较短内部射流结构下周边环形区颗粒
体积浓度较高鼓泡射流流化结构存在中心射流区周边环形区且周边
环形区的气固混合相对较均匀能使携带热量的煤颗粒存在横向和纵向的
运动混合加强并与环形区进行质量和能量交换有利于气化反应的充分
I
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进行提高煤气化的质量和效率
本文通过对不同喷动气速流化气速下的模拟计算结果进行相互比较
和分析最终总结出了这两个参数的改变对炉内气固混合特性的影响随
着喷动气速的增加炉内气固流动结构由内部射流向喷动或腾涌射流流化
转变床内压降减小在减小过程中存在拐点随着流化气速的增加炉
内气固流动结构由喷动经历了鼓泡射流流化逐渐向流化或腾涌射流流化转
变床内压降增加但增加幅度越来越小两者的增加均能提高颗粒轴向
径向速度使床内平均空隙率增加
在以上结论的基础上找到不同静止床高不同颗粒粒径情况下适合某
公司灰熔聚气化炉冷态运行的最佳速度参数配比颗粒粒径为2mm 流化
气速分别为10 15 20m/s
别为30 30 35m/
30 30m/ 25
25m/s左右结果表明一定的流化气速存在一定的最佳喷动气速使
炉内呈现鼓泡射流流化结构这一结论不会随静止床高的变化而改变但
相应的最佳喷动气速随静止床高的降低而减小气固混合质量随静止床高
的降低而提高当颗粒粒径为1mm 流化气速为10m/s
时最佳喷动气速为20m/s左右当流化气速增加到15m/s时随喷动气速
的增大床内的流动结构由流化床向腾涌射流流化转变
气化炉的鼓泡射流流化结构但由于颗粒粒径较小床内的流化效果较好
与大颗粒在一定气速配比下呈现的流化床的流化效果相比气固混合更加
均匀以上结论可为预测实际装置性能合理控制灰熔聚流化床气化炉的
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运行参数减小运行损失和指导灰熔聚流化床气化炉的热态运行提供参
考
关键词灰熔聚流化床气化炉欧拉双流体模型气固混合特性喷动气
速流化气速
III
太原理工大学硕士研究生学位论文
STUDY ON THE MIXING
CHARACTERISTICS OF GAS-SOLID IN THE
ASH-AGGLOMERATING FLUIDIZED BED GASIFIER
ABSTRACT
The mixing characteristics of gas-solid in the ash-agglomerating fluidized
bed gasifier do not only show the axial and radial movement and the transfer
characteristics of gas and rigid granular in the bed, but also play a critical role in
bed heat transfer and mass transfer mechanism, which is quite