【摘 要】
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在煤炭的综合利用领域,为了高效综合利用煤炭资源和缓解中国石油进口的压力,中国科学院过程所提出了“煤拔头”工艺的概念。其中,快速冷却是煤拔头工艺的核心技术。本文利用F
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在煤炭的综合利用领域,为了高效综合利用煤炭资源和缓解中国石油进口的压力,中国科学院过程所提出了“煤拔头”工艺的概念。其中,快速冷却是煤拔头工艺的核心技术。本文利用FLUENT软件对煤拔头工艺中试实验台的冷却系统中的“急冷塔”(空心喷淋冷却塔)进行了数值模拟。首先,对急冷塔内的关键部件——冷却水喷嘴进行了选取和研究。选取了莱克勒公司生产的压力离心式雾化喷嘴。通过对不同工况下的流场分布规律进行了模拟,表明当入口热解气体流速从设计工况5.755m/s增加到1.5倍时,塔内的平均流速符合喷淋冷却塔内流速要求;布置喷嘴逆流喷射时,塔内的速度分布均匀。然后,对冷却水雾颗粒在急冷塔内的运动蒸发作了分析,得出急冷塔中冷却水喷嘴喷出的水雾颗粒温度、直径、速度大小与蒸发时间的关系。研究表明,冷凝下来的轻质焦油和未蒸发完的冷却水雾滴结合在一起沉降到沉降池中。同时,通过对冷却水雾颗粒速度的分析,证实了冷却水喷嘴逆流喷射更有利于换热。最后,本文对急冷塔内的换热过程进行了数值模拟,得到了不同热解气流量、喷嘴不同喷射方向、冷却水温发生变化时对塔内温度场的影响。并针对煤拔头工艺所需的急冷塔出口温度的要求,对设计工况、热解气流量为设计流量1.5倍、冷却水温升高到25℃情况下,分别进行了急冷塔的运行参数的优化。得到了适合煤拔头中试实验台的最佳运行参数。
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