以中国华能集团清洁能源技术研究院(Huaneng Clean Energy Research Institute,HNCERI)两段干粉加压气化炉为研究对象,采用考虑了焦炭颗粒表面气体组分扩散效应的随机孔模型计算焦炭气化反应速率以评估碳转化率。同时,耦合熔渣子模型计...以中国华能集团清洁能源技术研究院(Huaneng Clean Energy Research Institute,HNCERI)两段干粉加压气化炉为研究对象,采用考虑了焦炭颗粒表面气体组分扩散效应的随机孔模型计算焦炭气化反应速率以评估碳转化率。同时,耦合熔渣子模型计算气化炉一段壁面固液渣层分布特性和热损失,研究了煤粉粒径对HNCERI气化炉碳转化率和固液渣层分布特性的影响。结果表明所构建的模型可以准确预测气化炉出口主要气体组分组成、碳转化率和气化炉一段壁面热损失;气化炉一段碳转化率受固有气化速率和停留时间控制,二段主要受颗粒停留时间控制;因此,通过减小煤粉粒径可以减小气体在颗粒表面扩散阻力,有利于提高气化炉一段碳转化率,而适量增加煤粉粒径可以增加煤粉颗粒在气化炉二段的停留时间,有利于提高二段碳转化率。模拟结果显示煤粉颗粒粒径从20μm增加到200μm,一段碳转化率从99.68%降低到了95.06%,二段碳转化率从69.03%增加到了89%。煤粉粒径对气化炉上缩口和直段壁面液态渣层分布影响很小,但显著影响固态渣层厚度的发展。展开更多
气化炉灰渣比(合成气携带走的飞灰与沉积至壁面的熔渣的质量比)是影响后续合成气净化设备寿命的关键因素,优化烧嘴偏转角度是控制气化炉灰渣比的有效方法。采用数值模拟方法,研究了HNCERI(Huaneng Clean Energy Research Institute)气...气化炉灰渣比(合成气携带走的飞灰与沉积至壁面的熔渣的质量比)是影响后续合成气净化设备寿命的关键因素,优化烧嘴偏转角度是控制气化炉灰渣比的有效方法。采用数值模拟方法,研究了HNCERI(Huaneng Clean Energy Research Institute)气化炉一段四烧嘴偏转角度对气化炉灰渣比、壁面渣层及耐火材料的影响。数值模拟结果表明,烧嘴偏转角度由0°增加至4.5°,灰渣比由2.0降低至0.8,液态渣层平均停留时间减少31.5%。偏转角度增加,渣口位置液/固态渣层厚度均增加;H=4.45~5.07 m位置固态渣层厚度下降,液态渣层厚度则增加。液态渣层流速与黏度呈负相关,与厚度呈正相关,液态渣层厚度主要受流速和颗粒沉积率影响。偏转角度增加,烧嘴平面上方耐火材料表面平均温度升高,烧嘴平面下方耐火材料表面平均温度降低,偏转角度为3.5°时耐火材料需要承受的最高温度取得最低值。在有效降低灰渣比前提下,为减少气化炉堵渣、渣层脱落和耐火材料烧蚀概率,HNCERI气化炉烧嘴偏转角度建议取3.5°。展开更多
文摘以中国华能集团清洁能源技术研究院(Huaneng Clean Energy Research Institute,HNCERI)两段干粉加压气化炉为研究对象,采用考虑了焦炭颗粒表面气体组分扩散效应的随机孔模型计算焦炭气化反应速率以评估碳转化率。同时,耦合熔渣子模型计算气化炉一段壁面固液渣层分布特性和热损失,研究了煤粉粒径对HNCERI气化炉碳转化率和固液渣层分布特性的影响。结果表明所构建的模型可以准确预测气化炉出口主要气体组分组成、碳转化率和气化炉一段壁面热损失;气化炉一段碳转化率受固有气化速率和停留时间控制,二段主要受颗粒停留时间控制;因此,通过减小煤粉粒径可以减小气体在颗粒表面扩散阻力,有利于提高气化炉一段碳转化率,而适量增加煤粉粒径可以增加煤粉颗粒在气化炉二段的停留时间,有利于提高二段碳转化率。模拟结果显示煤粉颗粒粒径从20μm增加到200μm,一段碳转化率从99.68%降低到了95.06%,二段碳转化率从69.03%增加到了89%。煤粉粒径对气化炉上缩口和直段壁面液态渣层分布影响很小,但显著影响固态渣层厚度的发展。
文摘气化炉灰渣比(合成气携带走的飞灰与沉积至壁面的熔渣的质量比)是影响后续合成气净化设备寿命的关键因素,优化烧嘴偏转角度是控制气化炉灰渣比的有效方法。采用数值模拟方法,研究了HNCERI(Huaneng Clean Energy Research Institute)气化炉一段四烧嘴偏转角度对气化炉灰渣比、壁面渣层及耐火材料的影响。数值模拟结果表明,烧嘴偏转角度由0°增加至4.5°,灰渣比由2.0降低至0.8,液态渣层平均停留时间减少31.5%。偏转角度增加,渣口位置液/固态渣层厚度均增加;H=4.45~5.07 m位置固态渣层厚度下降,液态渣层厚度则增加。液态渣层流速与黏度呈负相关,与厚度呈正相关,液态渣层厚度主要受流速和颗粒沉积率影响。偏转角度增加,烧嘴平面上方耐火材料表面平均温度升高,烧嘴平面下方耐火材料表面平均温度降低,偏转角度为3.5°时耐火材料需要承受的最高温度取得最低值。在有效降低灰渣比前提下,为减少气化炉堵渣、渣层脱落和耐火材料烧蚀概率,HNCERI气化炉烧嘴偏转角度建议取3.5°。
