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本文采用计算流体力学软件Fluent,对气流床气化炉内的气相流动、气固相流动和多相湍流反应流进行了数值模拟。
对多喷嘴对置气化炉内的气相流动进行了数值模拟,获得了气化炉内的气相流场、停留时间分布以及平均停留时间等,获得的气化炉停留时间与实验结果吻合良好。
应用颗粒随机轨道模型研究了多喷嘴对置气化炉内气固两相流场、颗粒的浓度分布、典型的颗粒运动轨迹、固体颗粒的平均停留时间、最短停留时间与气速之间的关系等。模拟结果表明:颗粒在气化炉的撞击区内富集,固体平均停留时间随气速的增大而增大,最短停留时间随气速的增大而减小。其次,计算了单喷嘴气化炉内气固两相的流场及颗粒浓度分布,重点考察了在单喷嘴气化炉中颗粒入射角度的变化对颗粒被壁面捕捉情况的影响,模拟结果表明:随着颗粒入射角度的增大(即颗粒的切向速度增大),颗粒在气化炉中下部被捕捉的概率增大。
采用EDC模型对单喷嘴气化炉内的粉煤气化过程进行了多相湍流反应流数值模拟计算,得到了气化炉内粉煤气化过程的速度分布,温度分布以及各组分的浓度分布,同时采用两种平衡模型,即平衡常数模型和Gibbs自由能最小化模型对数值模拟结果进行验证,获得的计算结果与运行数据基本一致,对工业装置开发具有实际的指导意义。