干煤粉彌散特性研究.pdf

1、噴嘴廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及日常生活等領(lǐng)域，在粉體氣化與燃燒設(shè)備上的運(yùn)用尤為重要。論文以粉煤氣化技術(shù)為研究背景，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究的方法，獲得氣化爐噴嘴出口顆粒彌散場(chǎng)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，掌握不同參數(shù)對(duì)干煤粉彌散特性的影響規(guī)律，揭示干煤粉彌散機(jī)制。本文獲得的干煤粉噴嘴的彌散特性對(duì)粉體煤氣化技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于氣化爐及氣化噴嘴的設(shè)計(jì)、控制及運(yùn)行有重要的指導(dǎo)意義。
　　根據(jù)工業(yè)干煤粉氣化噴嘴結(jié)構(gòu)及

2、參數(shù)，利用冷態(tài)?；碚?，保證單值條件相似以及氣固動(dòng)量比等無(wú)量綱特征數(shù)相等，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)用同軸雙通道外混式氣流噴嘴和搭建彌散實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過(guò)改變操作參數(shù)、粉體物性及噴嘴結(jié)構(gòu)等，在冷態(tài)條件下模擬氣化爐內(nèi)部噴嘴的彌散過(guò)程，獲得與噴嘴實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)條件下近似的流場(chǎng)特征信息。
　　對(duì)干煤粉彌散實(shí)驗(yàn)中使用的煤粉進(jìn)行粉體物性分析，結(jié)果表明:兩種煤粉的全水含量都小于3％，物料非常干燥;兩種不同粒徑的煤粉都表現(xiàn)出顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙且組織致密，有少許

3、小顆粒附著等特征;兩種煤粉的體積分?jǐn)?shù)和粒徑分布各不相同，且粒徑分布集中代表性強(qiáng);煤粉流動(dòng)性的研究表明，兩種煤粉均屬于有黏性且容易流動(dòng)的顆粒，另外平均粒徑較大的干煤粉流動(dòng)性更好。
　　為了解彌散場(chǎng)的顆粒特性，通過(guò)幾何模型的建立、網(wǎng)格的劃分、控制條件的設(shè)置、計(jì)算模型參數(shù)的確定等，運(yùn)用Fluent軟件對(duì)噴嘴出口的干煤粉彌散過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。模擬結(jié)果表明:提高中心氣流速度、降低固體質(zhì)量流量、提高氣固流速以及噴嘴內(nèi)部引入旋流有助于氣固兩相

4、流發(fā)生混合，改善了彌散質(zhì)量，提高了顆粒分布均勻性;當(dāng)內(nèi)部旋流角度由30。增加到60。時(shí)，對(duì)彌散場(chǎng)內(nèi)顆粒特性的影響較小;顆粒逆流射入旋流場(chǎng)對(duì)改善顆粒的彌散特性能起到一定的促進(jìn)作用;粉體物性對(duì)彌散效果有較大影響，大粒徑的顆粒彌散質(zhì)量較差。
　　通過(guò)干煤粉彌散實(shí)驗(yàn)掌握了不同參數(shù)對(duì)干煤粉彌散特性的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:中心氣流速度從175m/s增大到275m/s能明顯改善彌散質(zhì)量;固體質(zhì)量流量由30kg/h增大到70kg/h會(huì)導(dǎo)致彌散質(zhì)

5、量逐漸惡化;當(dāng)外環(huán)氣固兩相流速度由6m/s增大到10m/s時(shí)，對(duì)彌散質(zhì)量的改善不明顯;通過(guò)對(duì)不同粒徑的煤粉實(shí)驗(yàn)研究表明，較大粒徑的煤粉顆粒彌散能力較差;隨著內(nèi)部旋流的引入，顆粒分布的均勻性顯著改善;噴嘴出口內(nèi)徑尺寸由4.8mm擴(kuò)大到5.2mm，彌散質(zhì)量稍有改善。
　　利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)模擬結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證分析，并對(duì)其流動(dòng)機(jī)理和規(guī)律進(jìn)行更深入地分析和研究。模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明:隨著軸向距離的增加，截面上顆粒的平均速度處于穩(wěn)定下降的趨勢(shì)，同