顶喷粉煤气化炉流场特性模拟分析及应用

基于气化反应的机理以及计算机仿真模拟计算技术,采用顶喷粉煤加压气化炉冷态和热态反应的数学模型,分析冷态条件下煤粉颗粒流的运行轨迹、热态条件下气化炉流场结构特点以及对壁面传热和挂渣的影响规律,提出了顶喷加压气化炉流场分区结构理论,并将理论与实炉运行相结合,相互验证。研究结果表明:冷态条件下连续相与颗粒相之间存在动量的传递,氧气的旋转带动煤粉颗粒的旋转运动,但在气化炉不同区域流场结构存在很大差异;中部区域湍流混合效果最好,也是热化学反应进行最彻底的区域,气化炉拱顶区域为弱湍流区域,温度较低,与之对应的渣层分布也呈现蓬松、起伏不平的特点。实炉运行结果显示,新型组合式烧嘴运行时,合成气有效气成分提高了2%,气化生成的渣粒细小且均匀。