环境工程专业优秀论文环境工程专业优秀论文 加压喷动流化床煤部分气化特性试验研究加压喷动流化床煤部分气化特性试验研究及其数值模拟及其数值模拟关键词：燃煤发电关键词：燃煤发电 煤炭气化煤炭气化 半焦燃烧半焦燃烧 喷动流化床喷动流化床摘要：基于煤部分气化一半焦燃烧技术路线的第二代加压流化床联合循环发电 技术，是当前最有发展前途的洁净煤发电技术之一，加压煤部分气化是其中的 关键技术。本文通过冷态试验、热态试验和数值模拟等手段对煤在加压喷动流 化床中的部分气化及还原态脱硫过程进行了较系统的研究，旨在掌握影响煤部 分气化及脱硫过程的关键因素，为今后的工业应用提供设计和放大的部分依据。在有机玻璃制成的小型喷动流化床模型上进行了冷态试验，研究了压力、静 止床高、流化风量等因素对最小喷动速度的影响规律，并得出最小喷动速度的 关联式。最小喷动速度随压力的增大而减小，但减小幅度逐渐变小；随静止床 高增大而增大，但随着压力的增大，增大趋势减弱；随流化风风量的增加而减 小。研究了静止床高、喷动风量、流化风量和操作压力对流型及流型转变的影 响。研究结果表明，静止床高增加，稳定的喷动区域减小；操作压力提高，稳 定的喷动区域增大。研究还得到了三个压力下的流型图。对压力信号的差压平 均值分析表明保持喷动风速率不变增加流化风会使床层压降升高，并且在喷动 风速率越小时，影响越大；反之，当流化风固定时，喷动风的增加会使床层压 降变小，并且在流化风速率越小时，影响越大。压力信号的 ARM 功率谱主频随 压力升高而增大，随流化气增大先增大后减小。 以颗粒动力学为理论基础， 采用双欧拉气固流体动力学模型，对喷动流化床一组不同工作压力的典型工况 进行了冷态数值模拟。模拟结果发现随着工作压力增大，保持流化数、喷动风 与流化风比例不变，床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小；较高压 力下气体径向速度和颗粒径向速度均减小。对某一典型工况模拟结果表明，与 试验的流场外观比较相似，压降和试验值也比较吻合；此外三个工况的模拟结 果和试验取得的流型所处的区域也相一致。 对影响煤气化的关键因素，如温 度、压力进行了研究。气化温度对流化床煤气化反应十分重要，提高气化反应 温度，气化反应速率、碳转化率均显著提高。对于煤气热值，气化温度有个最 佳的区间。提高气化炉的温度需要兼顾煤气热值、产气率、碳转化率等参数的 综合效果。提高气化压力使流化床内的流化质量变好，并使反应物浓度提高， 气化剂在床内停留时间加长，明显提高气化反应速率。当压力进一步升高后， 由于气体扩散受到抑制，使得提高气化反应速率的趋势减弱。 在喷动流化床 煤气化炉上进行了还原态脱硫的试验，对影响脱硫效率的几个重要参数一压力、 温度、Ca/S、脱硫剂粒径等进行了较系统的研究，得出了相应的规律。脱硫效 率随压力的提高而增加，增长幅度逐渐变小；随温度的提高而增大，但当反应 温度提高至使脱硫剂烧结的温度时，脱硫效率下降；Ca/S 增加，脱硫效率也随 之增加，但 Ca/S 由 2.0 增加到 2.5 以后，脱硫效率提高幅度不大。脱硫剂粒径 减小，脱硫效率提高。 在双欧拉气固流体动力学模型基础上，导入传热、传 质、煤气化、脱硫过程反应子模型，建立了增压喷动流化床煤气化炉整体模型， 利用该模型主要研究了温度和压力对煤气化和脱硫过程的影响，并得到气化炉 内的煤气各种成份的浓度分布、颗粒的速度分布及颗粒的浓度分布。用该模型 分别对 0.1MWth 和 2MWth 的增压煤部分气化炉进行数值模拟，计算结果和试验结果对比，两者基本一致。正文内容正文内容基于煤部分气化一半焦燃烧技术路线的第二代加压流化床联合循环发电技 术，是当前最有发展前途的洁净煤发电技术之一，加压煤部分气化是其中的关 键技术。本文通过冷态试验、热态试验和数值模拟等手段对煤在加压喷动流化 床中的部分气化及还原态脱硫过程进行了较系统的研究，旨在掌握影响煤部分 气化及脱硫过程的关键因素，为今后的工业应用提供设计和放大的部分依据。 在有机玻璃制成的小型喷动流化床模型上进行了冷态试验，研究了压力、静止 床高、流化风量等因素对最小喷动速度的影响规律，并得出最小喷动速度的关 联式。最小喷动速度随压力的增大而减小，但减小幅度逐渐变小；随静止床高 增大而增大，但随着压力的增大，增大趋势减弱；随流化风风量的增加而减小。 研究了静止床高、喷动风量、流化风量和操作压力对流型及流型转变的影响。 研究结果表明，静止床高增加，稳定的喷动区域减小；操作压力提高，稳定的 喷动区域增大。研究还得到了三个压力下的流型图。对压力信号的差压平均值 分析表明保持喷动风速率不变增加流化风会使床层压降升高，并且在喷动风速 率越小时，影响越大；反之，当流化风固定时，喷动风的增加会使床层压降变 小，并且在流化风速率越小时，影响越大。压力信号的 ARM 功率谱主频随压力 升高而增大，随流化气增大先增大后减小。 以颗粒动力学为理论基础，采用 双欧拉气固流体动力学模型，对喷动流化床一组不同工作压力的典型工况进行 了冷态数值模拟。模拟结果发现随着工作压力增大，保持流化数、喷动风与流 化风比例不变，床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小；较高压力下 气体径向速度和颗粒径向速度均减小。对某一典型工况模拟结果表明，与试验 的流场外观比较相似，压降和试验值也比较吻合；此外三个工况的模拟结果和 试验取得的流型所处的区域也相一致。 对影响煤气化的关键因素，如温度、 压力进行了研究。气化温度对流化床煤气化反应十分重要，提高气化反应温度， 气化反应速率、碳转化率均显著提高。对于煤气热值，气化温度有个最佳的区 间。提高气化炉的温度需要兼顾煤气热值、产气率、碳转化率等参数的综合效 果。提高气化压力使流化床内的流化质量变好，并使反应物浓度提高，气化剂 在床内停留时间加长，明显提高气化反应速率。当压力进一步升高后，由于气 体扩散受到抑制，使得提高气化反应速率的趋势减弱。 在喷动流化床煤气化 炉上进行了还原态脱硫的试验，对影响脱硫效率的几个重要参数一压力、温度、 Ca/S、脱硫剂粒径等进行了较系统的研究，得出了相应的规律。脱硫效率随压 力的提高而增加，增长幅度逐渐变小；随温度的提高而增大，但当反应温度提 高至使脱硫剂烧结的温度时，脱硫效率下降；Ca/S 增加，脱硫效率也随之增加， 但 Ca/S 由 2.0 增加到 2.5 以后，脱硫效率提高幅度不大。脱硫剂粒径减小，脱 硫效率提高。 在双欧拉气固流体动力学模型基础上，导入传热、传质、煤气 化、脱硫过程反应子模型，建立了增压喷动流化床煤气化炉整体模型，利用该 模型主要研究了温度和压力对煤气化和脱硫过程的影响，并得到气化炉内的煤 气各种成份的浓度分布、颗粒的速度分布及颗粒的浓度分布。用该模型分别对 0.1MWth 和 2MWth 的增压煤部分气化炉进行数值模拟，计算结果和试验结果对 比，两者基本一致。 基于煤部分气化一半焦燃烧技术路线的第二代加压流化床联合循环发电技术， 是当前最有发展前途的洁净煤发电技术之一，加压煤部分气化是其中的关键技 术。本文通过冷态试验、热态试验和数值模拟等手段对煤在加压喷动流化床中的部分气化及还原态脱硫过程进行了较系统的研究，旨在掌握影响煤部分气化 及脱硫过程的关键因素，为今后的工业应用提供设计和放大的部分依据。 在 有机玻璃制成的小型喷动流化床模型上进行了冷态试验，研究了压力、静止床 高、流化风量等因素对最小喷动速度的影响规律，并得出最小喷动速度的关联 式。最小喷动速度随压力的增大而减小，但减小幅度逐渐变小；随静止床高增 大而增大，但随着压力的增大，增大趋势减弱；随流化风风量的增加而减小。 研究了静止床高、喷动风量、流化风量和操作压力对流型及流型转变的影响。 研究结果表明，静止床高增加，稳定的喷动区域减小；操作压力提高，稳定的 喷动区域增大。研究还得到了三个压力下的流型图。对压力信号的差压平均值 分析表明保持喷动风速率不变增加流化风会使床层压降升高，并且在喷动风速 率越小时，影响越大；反之，当流化风固定时，喷动风的增加会使床层压降变 小，并且在流化风速率越小时，影响越大。压力信号的 ARM 功率谱主频随压力 升高而增大，随流化气增大先增大后减小。 以颗粒动力学为理论基础，采用 双欧拉气固流体动力学模型，对喷动流化床一组不同工作压力的典型工况进行 了冷态数值模拟。模拟结果发现随着工作压力增大，保持流化数、喷动风与流 化风比例不变，床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小；较高压力下 气体径向速度和颗粒径向速度均减小。对某一典型工况模拟结果表明，与试验 的流场外观比较相似，压降和试验值也比较吻合；此外三个工况的模拟结果和 试验取得的流型所处的区域也相一致。 对影响煤气化的关键因素，如温度、 压力进行了研究。气化温度对流化床煤气化反应十分重要，提高气化反应温度， 气化反应速率、碳转化率均显著提高。对于煤气热值，气化温度有个最佳的区 间。提高气化炉的温度需要兼顾煤气热值、产气率、碳转化率等参数的综合效 果。提高气化压力使流化床内的流化质量变好，并使反应物浓度提高，气化剂 在床内停留时间加长，明显提高气化反应速率。当压力进一步升高后，由于气 体扩散受到抑制，使得提高气化反应速率的趋势减弱。 在喷动流化床煤气化 炉上进行了还原态脱硫的试验，对影响脱硫效率的几个重要参数一压力、温度、 Ca/S、脱硫剂粒径等进行了较系统的研究，得出了相应的规律。脱硫效率随压 力的提高而增加，增长幅度逐渐变小；随温度的提高而增大，但当反应温度提 高至使脱硫剂烧结的温度时，脱硫效率下降；Ca/S 增加，脱硫效率也随之增加， 但 Ca/S 由 2.0 增加到 2.5 以后，脱硫效率提高幅度不大。脱硫剂粒径减小，脱 硫效率提高。 在双欧拉气固流体动力学模型基础上，导入传热、传质、煤气 化、脱硫过程反应子模型，建立了增压喷动流化床煤气化炉整体模型，利用该 模型主要研究了温度和压力对煤气化和脱硫过程的影响，并得到气化炉内的煤 气各种成份的浓度分布、颗粒的速度分布及颗粒的浓度分布。用该模型分别对 0.1MWth 和 2MWth 的增压煤部分气化炉进行数值模拟，计算结果和试验结果对 比，两者基本一致。 基于煤部分气化一半焦燃烧技术路线的第二代加压流化床联合循环发电技术， 是当前最有发展前途的洁净煤发电技术之一，加压煤部分气化是其中的关键技 术。本文通过冷态试验、热态试验和数值模拟等手段对煤在加压喷动流化床中 的部分气化及还原态脱硫过程进行了较系统的研究，旨在掌握影响煤部分气化 及脱硫过程的关键因素，为今后的工业应用提供设计和放大的部分依据。 在 有机玻璃制成的小型喷动流化床模型上进行了冷态试验，研究了压力、静止床 高、流化风量等因素对最小喷动速度的影响规律，并得出最小喷动速度的关联 式。最小喷动速度随压力的增大而减小，但减小幅度逐渐变小；随静止床高增大而增大，但随着压力的增大，增大趋势减弱；随流化风风量的增加而减小。 研究了静止床高、喷动风量、流化风量和操作压力对流型及流型转变的影响。 研究结果表明，静止床高增加，稳定的喷动区域减小；操作压力提高，稳定的 喷动区域增大。研究还得到了三个压力下的流型图。对压力信号的差压平均值 分析表明保持喷动风速率不变增加流化风会使床层压降升高，并且在喷动风速 率越小时，影响越大；反之，当流化风固定时，喷动风的增加会使床层压降变 小，并且在流化风速率越小时，影响越大。压力信号的 ARM 功率谱主频随压力 升高而增大，随流化气增大先增大后减小。 以颗粒动力学为理论基础，采用 双欧拉气固流体动力学模型，对喷动流化床一组不同工作压力的典型工况进行 了冷态数值模拟。模拟结果发现随着工作压力增大，保持流化数、喷动风与流 化风比例不变，床内的中心喷动区和环形区的空隙率均相应减小；较高压力下 气体径向速度和颗粒径向速度均减小。对某一典型工况模拟结果表明，与试验 的流场外观比较相似，压降和试验值也比较吻合；此外三个工况的模拟结