Texaco煤气化炉气化室场分布的模拟研究

【摘要】：针对特定工艺规模与使用特定煤种的Texaco气化炉内的场分布型式，基于CFD算法，依据Fluent程序，对气化炉的冷态进料、烘炉预热过程及煤浆燃烧气化反应三种状态下的场分布规律进行了模拟研究，为Texaco气化炉的运行状态提供了较好的预测手段。 分析了气化室与工艺烧嘴的结构，以节点分布、光滑性、歪斜度为评判标准，选择了四边形作为网格单元，建立了质量较好的网格模型，网格最小正交质量为0.52，依次选择使用标准k模型、RNG k模型和Realizable k模型模拟得到了气化炉的冷态速度场的分布，模拟值与理论计算值的误差约为5%，实现了较高精度的模拟。 针对烘炉预热过程，简化舍去了预热烧嘴的流道结构并建立了预热过程的网格模型，网格最小正交质量为0.75，选择CH_4作为预热燃料，空气作为氧化剂，并假设了七种进料工况，优化模拟结果显示耐火砖的受温环境等参数随预热燃料与氧化剂进料的不同而改变。优化条件下，甲烷、空气的进料量分别为0.5704m/s、0.5879m/s。 选择了气化室内八个主要反应，通过采用非简化PDF模块，并利用弥散相模型（DPM）定义煤粉与水分物料流，对煤浆燃烧气化过程进行了模拟研究，模拟结果接近于工业设计值。同时分析了气化炉内速度场、煤粉的颗粒轨迹、温度场及CO、H_2、CO_2和H_2O(g)四种主要气体浓度场的分布型式。通过工艺参数的优化，获得了煤浆浓度、氧碳比和煤粉粒径的最佳操作量。 【关键词】：Texaco气化炉 场分布 水煤浆 模拟
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ545
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致谢7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 水煤浆气化工艺特点13
• 1.2 Texaco 水煤浆气化技术13-15
• 1.3 气化炉场分布模拟的研究进展15-19
• 1.3.1 国外研究进展15-17
• 1.3.2 国内研究进展17-19
• 1.4 速度方程模型的选取19-20
• 1.5 论文内容、目的与意义20-22
• 第二章 TEXACO 气化炉冷态场分布的模拟22-33
• 2.1 气化炉的基本结构与物料参数22-25
• 2.1.1 激冷型 Texaco 气化室结构22-23
• 2.1.2 三流道工艺烧嘴结构23-24
• 2.1.3 物料参数24-25
• 2.2. 冷态模型25-29
• 2.2.1 速度方程模型的选取26
• 2.2.2 网格模型的建立26-29
• 2.3 气化室冷态模拟结果29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 炉体烘炉预热过程场分布的模拟33-43
• 3.1 预热烧嘴结构的简化及网格模型33-34
• 3.2 边界条件的选取34
• 3.3 预热过程场分布模拟结果34-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第四章 TEXACO 气化炉水煤浆燃烧气化反应场分布的模拟43-68
• 4.1 工艺烧嘴结构的简化与网格模型43-45
• 4.1.1 工艺烧嘴的简化依据及假设43-44
• 4.1.2 工艺烧嘴的简化结构及网格划分44-45
• 4.2 模拟方法依据与假设45-51
• 4.2.1 气化炉内料浆转变路线45-49
• 4.2.2 模拟假设49
• 4.2.3 方程模型的选取49-51
• 4.3 物料流的定义51-52
• 4.4 工业数据的校核与模拟结果分析52-60
• 4.4.1 工业数据的校核52-53
• 4.4.2 模拟结果分析53-60
• 4.5 工艺参数的优化60-66
• 4.5.1 水煤浆浓度的变化60-62
• 4.5.2 氧碳比的变化62-64
• 4.5.3 煤粉粒径的变化64-66
• 4.6 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间发表论文情况75-77

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