水煤浆气化炉三通道喷嘴气相流场的数值模拟

为研究三通道喷嘴结构对气化炉宏观冷态气相流场的影响,利用计算流体力学软件F luen t对水煤浆气化炉的三通道喷嘴和简单的单通道喷嘴分别在自由射流和受限射流情况下进行了气相流场的数值模拟。通过对两种喷嘴在自由射流和受限射流流场的比较,发现二者的流场非常相似,只是在距喷嘴出口较近处速度分布有明显不同。这说明喷嘴的结构对气化炉宏观气相流场的影响并不如入口速度对气相流场的影响显著。通过对喷嘴附近处径向和轴向速度分布的分析,发现三通道喷嘴外环气流和中心气流有强烈的撞击,这对水煤浆的雾化起到重要作用。

三通道空气气流式喷嘴的雾化性能

研究了三通道气流式喷嘴的雾化性能。实验结果表明,当气量在一、三通道间的分配不变时,滴径随总气体流量的约1.13次方单调减小,随液体流量的约0.38次方单调增加,随操作负荷的约0.75次方减小。当气体总量、液体流量不变时,滴径随一、三通道气量比的增加,呈现先增后减的非单调变化趋势。

三通道气流式喷嘴内粘性流体雾化过程

研究了粘性流体在三通道气流式喷嘴的雾化过程,考察了三通道喷嘴雾化性能的影响因素。实验及数值模拟结果表明,当其他条件不变时,雾化滴径随液体粘度的约0.088次方单调增大,随液体流量的约0.37次方单调增大,随一、三通道气量比α的增加,呈现先增后减的非单调变化趋势,在α≈0.22时Sauter平均直径SMD达到最大值。

三通道气力式喷嘴加压环境雾化特性试验研究

对三通道气力式喷嘴进行了雾化室加压环境下的雾化试验研究,分析了雾化室环境压力与其他喷嘴运行参数对喷嘴雾化性能的影响。研究发现,雾化室环境压力的提高有利于气液两相的相互作用,可以有效降低雾化粒度平均直径,且当气耗率不变时,雾化粒径SMD与雾化室环境压力呈负指数的幂函数关系。

气力式喷嘴加压雾化性能研究

对三通道气力式喷嘴进行了雾化室加压环境下的雾化试验研究,分析了雾化室环境压力与其它喷嘴运行参数对喷嘴雾化性能的影响。研究发现,雾化室环境压力的提高有利于气液两相的相互作用,可以有效降低雾化粒度平均直径,且当气耗率不变时,雾化粒径SMD与雾化室环境压力呈负指数的幂函数关系,即SMD∝pn。n值在-1.0^-1.3之间。

中心氧配比对GE气化炉内冷态流场分布影响的数值模拟研究

以三通道雾化喷嘴GE水煤浆气化炉为研究对象,应用Fluent软件分别对中心氧体积分数为14%,16%,18%和20%时气化炉内三维冷态流场进行了仿真模拟,考察不同中心氧配比对气化炉内流场分布、颗粒浓度分布和颗粒停留时间的影响。采用标准κ-ε模型描述气相湍流流动,通过SIMPLE算法求解压力速度耦合方程:采用DPM模型描述气体和颗粒相耦合,用随机轨道模型追踪水煤浆颗粒的运动。模拟结果表明:相对于其他3种情况,当中心氧体积分数为16%时,气化炉内流场分布最为合理,颗粒浓度分布最为均匀,颗粒停留时间最长。该分析结果可为实际气化炉的操作参数优化提供指导。