高炉喷吹煤粉配加兰炭的回旋区燃烧数值模拟

为了探究喷吹煤粉配加兰炭后回旋区燃烧特性的变化,构建了同时考虑粒径分布和燃料成分差异的数值模型,对温度场、组分浓度场、颗粒轨迹及燃尽率进行分析。研究表明,配加兰炭后,由于挥发分含量降低、平均粒径增大,导致着火位置延后、燃尽率略有降低。配加不同兰炭后对比发现,燃料平均粒度较大但其粒径分散性好,50μm以下颗粒占比大时,整体燃尽率反而较高。随着燃料粒径的增大,预热阶段升温变慢,燃烧阶段比表面积变小,轨迹分散性变差,颗粒聚集处氧气相对匮乏等因素共同导致燃尽率降低,且在50~75μm处急剧下降。通过燃料优选与配加,提高整体挥发分含量,增加50μm以下小粒径颗粒占比,是未来喷吹燃料优化的一个方向。

碎煤熔渣加压气化过程数值模拟分析

碎煤熔渣加压气化技术(British Gas-Lurgi,BGL)取缔了炉篦,干法排渣改液态排渣,气化性能显著改善。为揭示BGL煤气化本质结构特征,支撑企业气化装置性能再提升,论文采用数值模拟方法构建了热力学平衡模型、煤气化动力学模型和欧拉多相流模型,并验证了模型合理性。模拟研究表明:与鲁奇煤气化相比,气化平衡温度由795℃(鲁奇炉)提高到1029℃,水蒸气分解率由32.66%提高到93.12%;床层最高温度由1110℃提高至1837℃,远高于煤灰流动温度1210℃,提高了气化强度,保证了液态排渣;BGL煤气化反应在炉膛下部基本完成,仅有少量水蒸气参与变换反应,粗煤气中的CH_(4)基本来自煤热解;气化炉床层腾涌波动,增强了传热传质;喷嘴射流冲击煤焦颗粒,形成向中心区延伸的椭球形燃烧回旋区,成为BGL煤气化的重要功能单元,实现一次布气,为气化层和熔渣池提供热量;熔渣池中液渣上下回旋流动,有利于降低熔渣残碳,保障顺畅排渣。