增壓噴動流化床流動特性試驗、數(shù)值模擬及煤部分氣化試驗研究.pdf

1、基于煤部分氣化-半焦燃燒技術路線的2G-PFBC作為潔凈煤發(fā)電技術之一，有著廣泛的發(fā)展前途，增壓煤部分氣化是其中的關鍵技術。本文通過冷態(tài)試驗和數(shù)值模擬手段對增壓下噴動流化床中的流動行為進行了較為系統(tǒng)的研究，旨在掌握影響流化質(zhì)量的關鍵因素，為增壓熱態(tài)試驗及工業(yè)應用提供參考依據(jù)。 在小型圓柱體加壓噴動流化床試驗臺上對噴動流化床的最小噴動速度、流動型態(tài)及噴泉高度等流動特性進行了試驗研究。本文研究了最小噴動速度隨布風板結(jié)構、顆粒粒徑、靜

2、止床高、流化風速度和系統(tǒng)壓力的變化規(guī)律，歸納了預測最小噴動速度的試驗關聯(lián)式。研究表明，隨著噴動氣速率和流化氣速率的改變，床內(nèi)會呈現(xiàn)不同的流動型態(tài)：固定床、充氣噴動床、噴動流化床、射流流化床(騰涌或鼓泡)。通過差壓信號分析和圖像采集研究了流動型態(tài)變化的規(guī)律，并繪制了流型轉(zhuǎn)變相圖。 在試驗研究的基礎上，應用Fluent計算流體動力學軟件進行了增壓下噴動流化床的數(shù)值模擬。數(shù)值模擬完整地揭示了氣泡的形成、發(fā)展、破碎和射流的形成、發(fā)展、消

3、失直到床內(nèi)氣固過渡到穩(wěn)態(tài)的過程。數(shù)值模擬結(jié)果和試驗結(jié)果基本一致，并得到了增壓下氣化效果較好的工況范圍。 以空氣和水蒸汽為氣化劑，在內(nèi)徑為100mm的V型布風板噴動流化床煤部分氣化爐內(nèi)進行了徐州煙煤的氣化試驗研究。研究了不同操作參數(shù)(溫度、壓力)對氣化過程及脫硫效率的影響，認為提高溫度和壓力有利于改善煤氣質(zhì)量和提高脫硫效率。煤氣化發(fā)展越來越向高壓、大容量發(fā)展，考察壓力對氣化工藝過程的影響，對氣化爐的放大設計與運行、降低對環(huán)境的污染