與流化床氣化相耦合的氣流床粉煤熱解多聯(lián)產(chǎn)裝置冷態(tài)試驗(yàn)及數(shù)值模擬.pdf

1、針對(duì)目前粉煤熱解存在半焦缺少規(guī)模化有效利用技術(shù)、流化床氣化中合成氣顯熱不能得到高效回收利用等問題,提出了流化床氣化與氣流床粉煤熱解耦合多聯(lián)產(chǎn)新工藝。粉煤在氣流床中熱解的兩相流動(dòng)和傳遞規(guī)律是該工藝設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。冷態(tài)試驗(yàn)是研究氣固兩相流的有效方法,因此本論文設(shè)計(jì)搭建了一套冷態(tài)試驗(yàn)平臺(tái),通過冷態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究氣流床熱解過程中氣固兩相流的質(zhì)量傳遞規(guī)律。
　　在冷態(tài)試驗(yàn)裝置上,用玉米榛、油菜籽和小麥模擬粉煤進(jìn)行冷態(tài)試驗(yàn),分

2、別研究了單一粒級(jí)進(jìn)料和混合粒級(jí)進(jìn)料條件下,顆粒循環(huán)量及風(fēng)量對(duì)壓降的影響規(guī)律。結(jié)果均表明,當(dāng)風(fēng)量一定時(shí),同一高度的壓降隨顆粒循環(huán)量的增大而增大;當(dāng)顆粒循環(huán)量保持不變,隨著風(fēng)量的增大,同一高度的壓降也隨之增大。利用量綱分析法推導(dǎo)出了計(jì)算床層壓降的數(shù)學(xué)模型,得出了影響壓降的主要因素為顆粒循環(huán)量、風(fēng)速、顆粒物性、床層結(jié)構(gòu)參數(shù)等,為氣流床?；O(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　利用粒子圖像測(cè)速技術(shù)對(duì)氣流床內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果表明,當(dāng)風(fēng)量一定

3、時(shí),改變顆粒循環(huán)量不影響氣流床內(nèi)顆粒的運(yùn)動(dòng)速度;在一定的顆粒循環(huán)量下,氣流床內(nèi)固體顆粒速度隨風(fēng)量的增大而增大。當(dāng)風(fēng)量和進(jìn)料量一定時(shí),粒徑越大氣流床內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)速度越小。
　　采用MATLAB軟件對(duì)煤熱解動(dòng)力學(xué)方程及能量守恒方程進(jìn)行求解,得到了不同粒徑神木煤在氣流床內(nèi)充分熱解所需停留時(shí)間,進(jìn)一步結(jié)合顆粒運(yùn)動(dòng)速度,對(duì)神木粉煤熱解所需的氣流床反應(yīng)器高度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。對(duì)0-3mm神木粉煤熱解而言,氣流床最低高度為6.28m。
　　運(yùn)用F

4、luent軟件模擬了冷模試驗(yàn)裝置上氣流床中顆粒濃度分布特征。使用前處理軟件gambit對(duì)該氣流床系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,然后,采用歐拉雙流體模型,對(duì)系統(tǒng)顆粒濃度分布進(jìn)行了二維和三維數(shù)值模擬及分析。結(jié)果表明氣流床內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)在徑向符合環(huán)核模型,在軸向符合一維軸向模型,氣流床內(nèi)顆粒濃度在0.01左右。受到T型強(qiáng)制出口的影響,在出口的對(duì)側(cè),顆粒濃度較高。在氣流床與流化床耦合情況下,氣流床內(nèi)顆粒濃度明顯增加,達(dá)到0.05左右,且發(fā)現(xiàn)氣流床內(nèi)存在顆粒聚集