整体煤气化联合循环系统气化岛特性模拟研究

气化岛是整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle,IGCC)系统中较为复杂的关键单元,对整个系统性能有较大的影响。利用Thermoflex软件建立200MW级IGCC系统模型,从系统角度出发,对直接激冷式、除尘系统前带有气/气热交换器和取消气/气热交换器的3种IGCC系统进行比较,结果表明取消气/气热交换器的IGCC系统同样具有较高的效率,且系统更加安全可靠。对此系统中空分单元的氮气回注系数、气化炉单元的氧煤质量比,以及对流废锅出口粗合成气温度进行计算。计算结果表明:在空分系数为30%时,系统最佳氮气回注系数为70%;综合多种因素考虑,所研究煤种的最佳的氧煤质量比约为0.91;系统效率随着对流废锅(convective syngas cooler,CSC)合成气出口温度的增加而下降,当辐射废锅(radiant syngas cooler,RSC)粗合成气出口温度为700℃,对流废锅出口合成气温度取350℃,系统效率较高。

煤粉加压气化炉对流段换热特性试验

研究了煤粉加压气化炉膜式螺旋管对流换热器在高温高压工况下的换热特性。分别以N2、He、N2和He体积比为2∶1的混合气体为试验气体,试验时对每一种气体压力均从0.5MPa开始进行,至3.5MPa结束,在每一个压力值下,试验段入口温度从150℃升到450℃。通过试验研究了压力对雷诺数及换热系数的影响和不同的冲刷形式下的膜式螺旋管的换热特性。结果表明:压力影响该管型的换热能力;获得了不同工作条件下该管型的换热拟合式。

不同气氛下对流废锅流场和温度场的数值模拟

分别在两种气氛下(CO-H_2和CO_2-N_2)就对流废热锅炉三段受热面和三圈环隙内合成气的流动和温度分布进行数值模拟研究.结果表明,两种气氛下,速度场相近;离散相在炉内的停留时间基本相同;两种气氛下,传热系数随三环隙和三段受热面的变化规律一致,CO_2和N_2气氛下的传热系数较还原性气氛大;两种气氛下,换热量分配不同,导致温度场差别较大.在不同气氛下所引起的温度分布不同必将导致炉内受热面布置方式的不同.研究为对流废热锅炉在不同气氛下的安全性和高效性设计提供了依据.