【摘 要】
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本文通过STAR-CCM+软件建立德士古(GE)水煤浆气化炉的物理模型,并对喷嘴和燃烧室的流场以及喷嘴换热系统进行计算。对水煤浆喷嘴计算后发现存在的问题:氧气流速过快和沿壁面
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本文通过STAR-CCM+软件建立德士古(GE)水煤浆气化炉的物理模型,并对喷嘴和燃烧室的流场以及喷嘴换热系统进行计算。对水煤浆喷嘴计算后发现存在的问题:氧气流速过快和沿壁面流动效应导致外环氧气速度不均,喷嘴下部的外环氧气进口一侧流速明显偏低。在不改变喷嘴的高度和体积的情况下,进行局部改造实现了喷嘴下部流速的基本均匀,速度差由2.5m/s下降为1.3m/s。对喷嘴换热系统的模拟后发现换热效果不理想,喷嘴外壁温度在600℃左右。通过由盘管换热改为夹套换热后,壁面温度降低300℃左右。通过对燃烧室流场的模拟发现:轴线方向的速度过大,且伴随着偏流现像;这也与气化炉的停留时间短和耐火砖寿命短问题相对应。提出三种改进方案,并对这三种方案进行模拟计算。分别为:方案I:调节中心氧占主氧的比例;方案II:调节外环主氧的收缩角度,由与水平角度60°调整为50°;方案III:在氧气通道中分别加装四至八片斜挡板。通过方案一的计算发现中心氧所占比例越大偏流现像越严重。通过对方案二的计算发现,收缩角的改变对流速影响不明显。方案三的计算发现,流场的偏流以及轴线速度明显下降,但水煤浆浓度发现不均匀;通过调节叶片的位置、数量以及叶片角度后实现了水煤浆浓度均匀。STAR-CCM+首次应用于水煤浆气化的模拟,气化炉流场的优化对气化炉的设计提供有力的理论支持,从而降低对气化炉改进时的风险。
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