新型常壓連續(xù)煤氣化爐的性能研究.pdf

1、目前，國內中小型化工企業(yè)多采用傳統(tǒng)的常壓間歇式固定床氣化爐，屬于逐步淘汰型的煤氣化技術，需要對其進行改造。經(jīng)分析比較，常壓干煤粉氣流床氣化爐被認為是較為合適的改造爐型。
　　本文利用ANSYS軟件，首先對冷態(tài)工況，常壓條件下的旋噴式干煤粉氣化爐和對噴式干煤粉氣化爐進行了數(shù)值模擬，得到了兩種氣化爐爐內流場及顆粒停留時間的分布情況，考察了不同操作參數(shù)（氣化劑進口流速、顆粒直徑、顆粒密度）及結構參數(shù)（噴嘴高度、燃燒室爐高、出口直徑）對氣

2、化爐內顆粒停留時間分布的影響，可以發(fā)現(xiàn)：
　　旋噴爐爐內流場為外側速度大、內側速度小的中心對稱旋轉梯度場。對噴爐爐體中心對撞區(qū)形成的上下兩股流體在噴嘴上下區(qū)域附近形成了范圍較大的回流區(qū)，爐內上側回流區(qū)較小，下側回流區(qū)較大。旋噴爐和對噴爐爐內顆粒運動軌跡大多集中在湍流強度及湍動能較大的區(qū)域。隨著進口速度V、顆粒直徑d、顆粒密度ρ、出口直徑D增加，顆粒平均停留時間tm和顆粒最短停留時間τ逐漸減小，且tm和τ隨d的減幅較隨ρ更大；隨著燃

3、燒室爐高H0增加，tm和τ逐漸增大；隨著噴嘴距爐頂距離H的增大，tm和τ先增大后減小，當H=1150mm時，tm和τ達到最大，最大值分別為8.60s和2.25s。相同條件下，對噴爐的tm和τ均高于旋噴爐。
　　然后，對熱態(tài)工況，常壓條件下的頂噴式干煤粉氣化爐和對噴式干煤粉氣化爐進行了數(shù)值模擬，得到了兩種氣化爐爐內流場、溫度場和濃度場的分布情況，并基于模擬結果，計算得到了兩種氣化爐的氣化性能評價指標，其中：
　　頂噴爐出口有效

4、氣含量為61.8％，碳轉化率為93.00%，煤氣產率為2.44Nm3/kg，冷煤氣效率為74.45%。對噴爐出口有效氣含量為62.2%，碳轉化率為93.75%，煤氣產率為2.46Nm3/kg，冷煤氣效率為75.39%。對比可以發(fā)現(xiàn)，對噴爐出口有效氣含量、碳轉化率、煤氣產率和冷煤氣效率均優(yōu)于頂噴爐。
　　最后，對熱態(tài)工況，常壓條件下的對噴式干煤粉氣化爐進行了優(yōu)化分析，考察了不同操作參數(shù)（水蒸汽流量、氧氣流量、平均顆粒直徑、顆粒密度）

5、和結構參數(shù)（出口直徑、噴嘴高度）對對噴式干煤粉氣化爐氣化性能評價指標的影響，可以發(fā)現(xiàn)：
　　在保證一定碳轉化率和煤氣產率的前提下，提高氣化劑中水蒸汽流量有利于增大對噴爐出口有效氣含量和冷煤氣效率。
　　雖然提高氣化劑中氧氣流量有利于增大碳轉化率和煤氣產率，但同時也減小了對噴爐出口有效氣含量和冷煤氣效率，增大了比氧耗。因此，當氧氣流量為4375Nm3/h時較為合理，對應的對噴爐出口有效氣含量為62.2%，碳轉化率為93.75%

6、，煤氣產率為2.46 Nm3/kg，冷煤氣效率為75.39%。
　　在磨煤工藝許可，設備許可和不影響對噴爐正常排渣的前提下，減小煤粉顆粒的平均顆粒直徑，選取顆粒密度較小的煤種和減小出口直徑有利于增大對噴爐出口有效氣含量，提高碳轉化率、煤氣產率、冷煤氣效率。
　　當噴嘴距爐頂距離為1150mm時，對噴爐出口有效氣含量、碳轉化率、煤氣產率、冷煤氣效率同時達到最大，最大值分別為64.5%、96.1%、2.50Nm3/kg、79.3