气固反应多孔填充床反应特性的多尺度模拟

采用孔隙网络方法建立了颗粒堆积多孔填充床内细观孔隙结构、微观气固反应及宏观传输过程交互耦合的多尺度孔道网络数学模型.以铁矿石间接还原反应为例,计算分析了床层孔道结构特征及颗粒孔结构对传递过程和反应特性的影响规律.结果表明,床层孔道结构特征对流动气体浓度分布和固体物料转化程度影响显著,正态分布的孔结构孔径沿气体流动方向降低时,床层各横截面的平均固体转化率最高,与均匀分布的孔结构计算结果的最大相对误差为29.5%;计算粒级分布范围较窄的颗粒物料时,可采用均匀分布孔结构近似代替实际正态分布孔结构.颗粒孔结构变化引起的转化率最大相对误差随反应进行持续增大,固体转化率为0.5时,颗粒两种孔结构分布的最大相对误差达14.6%.