气化炉内下降管传热传质过程的模拟

建立了气化炉下降管传热传质过程过程的数学模莳工进行了数值计算,据此分析了下降管内合成气的温度分布与进口流速等参数的关系。研究表明,渭河化肥厂气炉下降管内的气体温度可以从１６７３Ｋ降低到５７０Ｋ,且降低气化温或气化室的出口流速和增加下降管的长度,均对激冷室内气体的降温有利。     

水激冷对粉煤气化过程气体组成的影响

激冷室下降管内热质传递过程强烈,水蒸气含量较高,下降管内变换反应对激冷室出口合成气组成有一定的影响。基于激冷室的数值模拟研究,建立了涉及气化室、激冷室的粉煤气化炉数学模型,利用所建气化模型研究了激冷水流量及温度对激冷室出口合成气组成的影响。结果表明,下降管内蒸发的激冷水质量占入口激冷水总质量的4.4%;气化室出口合成气经激冷室后CO体积分数降低12.5%、H_2体积分数增加5.8%,有效气体积分数降低6.7%,激冷室出口合成气组成计算结果与工业数据吻合较好;激冷水流量与温度对激冷室出口合成气组成影响差别较小。     

基于数据驱动的气化炉出口温度在线测量

为实时监控气流床气化炉的气化温度和运行状态，收集气化炉激冷系统和反应系统等系统的可测量数据，采用理论计算模型和遗传算法改进的BP(GABP)神经网络模型对气化炉出口温度进行预测，并与工业测量数据进行对比分析。结果表明，由激冷系统理论计算模型可以得到气化炉出口温度，但因测量参数敏感度低，导致温度预测精度和稳定性较差。采用GABP神经网络模型总体上可以提高预测温度的精度和稳定性，但反应系统中由于煤量波动和煤质数据缺乏等原因，导致部分区间预测误差较大；采用激冷系统参数可大幅提高绝大部分区间内温度的预测精度，预测误差保持在15 K以下，可满足不同工况下的气化炉温度实时在线监测需要。     

水煤浆水冷壁气化炉的反应器网络模型

以中国新开发的分级给氧式水煤浆水冷壁气化炉为对象,建立了可应用于系统流程模拟的气化炉单元模型。该模型采用搭建反应器网络的方法模拟反应室内不同流动区域,然后耦合壁面两相渣层模型和水冷壁传热模型进行计算。模型计算得到的出口气化温度、合成气成分和水冷壁产汽量与工业运行数据基本吻合,炉内气体温度分布与三维数值模拟结果相近。炉内温度、壁面渣层厚度和水冷壁温度的分布结果显示出水煤浆水冷壁气化炉独特的传热特性。     

熔融还原过程硅还原氧化行为

试验研究熔融还原过程条件下SiO2还原氧化行为及对过程的影响。研究表明：喷吹煤粉燃烧温度、煤的灰份组成影响SiO2还原过程。通过适当选择煤种和控制氧煤喷枪的喷吹位置,可以减轻SiO2还原挥发过程的不利影响。     

下降管内壁激冷水降膜流动特性

为了研究Texaco气化炉激冷室下降管内气液两相流动特性,在不考虑气液两相热质传递的条件下,采用数值方法探讨了激冷水流量、入口气体速度对下降管内壁降膜的流动特征、流型与断裂所产生的影响.结果表明,随着激冷水流量增大,下降管内壁降膜连续性越好,气体速度对降膜结构的影响相对较小.当激冷水流量保持不变的情况下,降膜入口速度对降膜连续性的影响比降膜入口厚度的影响显著,增加降膜入口速度对抑制降膜断裂具有更为重要的作用.     

温控仪表在水煤浆气化炉中应用

简述了气化炉控制工艺流程;详细的介绍了气化炉燃烧室、气化炉燃烧室炉壳、气化炉出口合成气、气化炉烧嘴出口冷却水温度仪表的选型原则和控制方案。阐述了围绕气化炉设置的温控仪表对气化系统长期安全稳定运行的重要性。     

高温除尘器脉冲反吹过程中过滤管数值分析

首先对高温除尘器和过滤管作了简单介绍,对比了国内外对过滤管材料的研究进展与成果。应用CFD软件对由铁铝合金制成的过滤管进行了数值分析,在脉冲喷吹时间0.1s,喷吹压力0.4 MPa的工况下,对喷嘴出口与过滤管的距离、喷嘴直径、过滤管内外表面压力差、气体通过过滤管内的速度以及引射比进行了计算研究。在得到相关数据后,进一步对喷嘴出口与过滤管距离为170mm,喷嘴直径为8mm,脉冲气体温度226.85℃,工况含尘气体温度496.85℃,脉冲喷吹压力0.4 MPa,脉冲喷吹从开始至0.1s的工况下,计算得出箱体温度分布以及过滤管内外表面压力差,以及气体通过过滤管内的速度变化,计算此种工况下脉冲喷吹时间0.1s结束后,箱体内以及过滤管内外表面压力差,过滤管内速度的变化历程。最后得出的结论与此种研究方法将有助于合理布置过滤管位置和数量,以及改进大型除尘器的结构与设计。     

煤种多变和煤质下降对锅炉制粉和燃烧的影响

本文根据著者在西北某电厂调查研究的资料论述了煤种多变和煤质下降对煤粉炉制粉和燃烧的影响。文中首先综述了煤质特性的变化情况。本文把煤质下降归结为三种情况:①水份增加;②灰份增加;④露头风化煤。接着讨论了制粉系统所受的影响。这种影响表现在制粉系统的磨煤能力和干燥能力方面。最后本文讨论了煤粉着火过程所受的影响。这种影响表现在一次风量和风速,回流区的温度水平等方面。     

基于Shell煤气化工艺的干煤粉加压气流床气化炉性能研究

以Shell煤气化工艺为基础，利用干煤粉加压气流床气化过程模拟模型，对干煤粉加压气流床气化工艺的性能进行了数学模拟和性能研究．分析了煤气化过程中氧气和蒸汽对气化炉性能的影响，为整体煤气化联合循环(IGCC)电站系统设计中气化工艺及参数的选择提供了依据．研究表明，氧气煤比和蒸汽煤比是影响气化炉出口煤气成分、碳转化率和其他性能的主要因素，气化炉温度随着氧气煤比的增加而增加，随着蒸汽煤比的增加而下降；当蒸汽煤比一定时，随着氧气煤比的变化，冷煤气效率有一个最佳值，氧气煤比要比蒸汽煤比对气化炉性能的影响更为显著．     

煤气化炉动态数学模型的建立与分析

以Texaco气化炉为研究对象,分析气化炉内流动、燃烧和气化反应特性,将Texaco气化炉膛分成3个模拟区域,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,得到集总参数动态数学模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出了一些重要参数的变化趋势和结论。模型的优点在于能对气化炉内喷动区的组分及温度分布进行更加准确的预测,从而具有较好的工程应用价值。     

煤无焦油气化的实验研究

根据上吸式和下吸式气化炉特性,设计开发了喉口型双氧化层煤无焦油气化炉,并在煤无焦油气化炉实验装置上进行了煤无焦油的气化实验研究,考察了气化炉操作参数对主要气化指标的影响.结果表明,喉口型双氧化层气化炉内气化状态良好,出炉煤气中焦油含量大大降低,煤气热值明显提高,煤气中焦油含量最低仅为10 mg/m3,煤气热值高达6 466.9 kJ/m3,完全满足各种燃烧器和加热工艺要求,实现了煤无焦油气化;操作参数对气化指标的影响本质上是通过改变气化温度来实现的,气化温度的提高促进了焦油的裂解反应,从而提高了气化煤气中CO和H2的含量,降低了煤气中CO2和焦油的含量,使煤气热值升高.     

煤粉加压气化炉膜式螺旋管和蛇形管对流传热特性研究

对煤粉加压气化炉对流段的不同换热结构进行了换热特性的实验研究,其中换热结构包括膜式螺旋管环形通道换热器和膜式蛇形管平行通道换热器,实验气体为单质气体N2、He及其混合气,实验压力为0.5～3.5MPa.为此,针对不同冲刷形式、不同气体和压力提出了换热器换热系数及其扩展的计算方法,同时给出了典型冲刷形式的对流换热的关联式和适用条件.实验研究表明:冲刷形式对换热系数有很大影响,单通道和多通道换热系数与换热面积之间呈加权平均的关系;在相同换热条件下,膜式螺旋管环形通道换热器的换热系数高于膜式蛇形管平行通道换热器.     

热管生物质气化炉的模拟与试验

为了提高生物质燃气热值,开发一种新型热管生物质气化炉.结合质量平衡、能量平衡和化学反应动力学,建立热管生物质气化炉的动力学机理模型,最后通过试验进行验证.试验结果、模拟结果和其他类型气化炉相关数据对比分析表明:动力学机理模型与试验结果能较好地吻合;与用空气直接供热气化的气化炉气体组分和热值比较,用热管生物质气化炉得到的气体组分中氢气体积分数较高,约是用空气直接供热气化的10倍,热值是用空气直接供热气化的2～3倍.     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

煤粉浓度与风量的热探头测量方法研究

开发了长弦为10 mm、短弦为5 mm的椭圆型热探头,用于煤粉浓度与风量的测量.将热探头放入煤粉-空气输送管中,热探头1的长弦平行于来流,热探头2的短弦平行于来流.研究发现:热探头1对煤粉浓度反应迟钝;热探头2对煤粉浓度反应比较敏感.分析了气固两相流中的弛豫效应,提出了热探头1和热探头2在气固两相流中的换热准则关系式.将热探头1和热探头2的换热准则关系式相耦合,可用于测量煤粉浓度和风量,测量结果的相对偏差分别在20%和10%以内.     

Engineering acid dew temperature: the limitation for flue gas heat recovery

In order to study how deep we can reduce the temperature of exhaust flue gas, an experiment focusing on the combined influence of ash deposition and acid condensation on the heat transfer characteristics of the heat exchanger was carried out in a 300-MW boiler unit. An annular tube was inserted into the flue gas duct between the air preheater and the electrostatic precipitator. The water with given temperature firstly entered the inner tube and then flowed into the outer tube at the end of the inner tube. It is found that heat transfer performance drops sharply at fixed temperature range under given coal quality. The turning temperature is defined as the engineering acid dew temperature （EADT）. When the inlet water temperature is under the EADT, ash sticks to the tube and is difficult to blow off, and thus the flow resistance rises. Furthermore, the corrosion can be observed obviously. From the point of economy and reliability, EADT is the limitation for flue gas heat recovery. The EADT is at least 30 ℃ lower than ADT calculated by traditional empirical and theoretical equations.     

基于正交试验和Fluent的管翅式换热器结构优化

通过正交试验和数值模拟相结合的方法研究平直翅片管式换热器的换热和流阻特性,以换热系数和压降作为评价指标,用逐个分析各参数对换热和流阻特性的影响以及综合换热评价指标两种评价方法实现对换热器风机风量、翅片间距、厚度和管横纵向间距的优化。结果表明：翅片间距对压降影响最大,管纵向间距对空气侧换热系数影响最大;一种优化组合为风机风量1 450 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm和纵向间距15 mm,另一种优化组合为风机风量1 700 m³/h、翅片间距2.4 mm、翅片厚度0.38 mm、管横向间距28 mm、纵向间距21 mm;使用优化换热器的冰淇淋机的换热能力比原设备分别提高了5.73%和6.85%。