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)試驗及數(shù)值模擬.pdf

1、針對目前粉煤熱解存在半焦缺少規(guī)?；行Ю眉夹g(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和傳遞規(guī)律是該工藝設(shè)計的重要基礎(chǔ)。冷態(tài)試驗是研究氣固兩相流的有效方法,因此本論文設(shè)計搭建了一套冷態(tài)試驗平臺,通過冷態(tài)試驗和數(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)試驗裝置上,用玉米榛、油菜籽和小麥模擬粉煤進行冷態(tài)試驗,分

2、別研究了單一粒級進料和混合粒級進料條件下,顆粒循環(huán)量及風(fēng)量對壓降的影響規(guī)律。結(jié)果均表明,當(dāng)風(fēng)量一定時,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)計奠定了理論基礎(chǔ)。
　　利用粒子圖像測速技術(shù)對氣流床內(nèi)顆粒運動速度進行了測量。結(jié)果表明,當(dāng)風(fēng)量一定

3、時,改變顆粒循環(huán)量不影響氣流床內(nèi)顆粒的運動速度;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)量和進料量一定時,粒徑越大氣流床內(nèi)顆粒運動速度越小。
　　采用MATLAB軟件對煤熱解動力學(xué)方程及能量守恒方程進行求解,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間,進一步結(jié)合顆粒運動速度,對神木粉煤熱解所需的氣流床反應(yīng)器高度進行了預(yù)測。對0-3mm神木粉煤熱解而言,氣流床最低高度為6.28m。
　　運用F

4、luent軟件模擬了冷模試驗裝置上氣流床中顆粒濃度分布特征。使用前處理軟件gambit對該氣流床系統(tǒng)進行網(wǎng)格劃分,然后,采用歐拉雙流體模型,對系統(tǒng)顆粒濃度分布進行了二維和三維數(shù)值模擬及分析。結(jié)果表明氣流床內(nèi)顆粒運動在徑向符合環(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型強制出口的影響,在出口的對側(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,達到0.05左右,且發(fā)現(xiàn)氣流床內(nèi)存在顆粒聚集