增压喷动流化床流动特性试验、数值模拟及煤部分气化试验研究

• 作 者: 施爱阳
• 机 构: 东南大学
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 喷动流化床 流动特性 数值模拟 煤 气化试验

基于煤部分气化-半焦燃烧技术路线的2G-PFBC作为洁净煤发电技术之一，有着广泛的发展前途，增压煤部分气化是其中的关键技术。本文通过冷态试验和数值模拟手段对增压下喷动流化床中的流动行为进行了较为系统的研究，旨在掌握影响流化质量的关键因素，为增压热态试验及工业应用提供参考依据。
在小型圆柱体加压喷动流化床试验台上对喷动流化床的最小喷动速度、流动型态及喷泉高度等流动特性进行了试验研究。本文研究了最小喷动速度随布风板结构、颗粒粒径、静止床高、流化风速度和系统压力的变化规律，归纳了预测最小喷动速度的试验关联式。研究表明，随着喷动气速率和流化气速率的改变，床内会呈现不同的流动型态：固定床、充气喷动床、喷动流化床、射流流化床(腾涌或鼓泡)。通过差压信号分析和图像采集研究了流动型态变化的规律，并绘制了流型转变相图。
在试验研究的基础上，应用Fluent计算流体动力学软件进行了增压下喷动流化床的数值模拟。数值模拟完整地揭示了气泡的形成、发展、破碎和射流的形成、发展、消失直到床内气固过渡到稳态的过程。数值模拟结果和试验结果基本一致，并得到了增压下气化效果较好的工况范围。
以空气和水蒸汽为气化剂，在内径为100mm的V型布风板喷动流化床煤部分气化炉内进行了徐州烟煤的气化试验研究。研究了不同操作参数(温度、压力)对气化过程及脱硫效率的影响，认为提高温度和压力有利于改善煤气质量和提高脱硫效率。煤气化发展越来越向高压、大容量发展，考察压力对气化工艺过程的影响，对气化炉的放大设计与运行、降低对环境的污染均有实际意义。