型的流化床煤气化过程三维数值模拟(2)

做项目改造时用过的文献拿出来与大家分享,希望对工程技术研究人员有所帮助。

第３期王小芳，等：基于欧拉多相流模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

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ｋＪ／ｍＯｌ，ｙＩ＝Ｕ．，ｊ，ｙ２＝１．Ｕ．１．２．２

表征颗粒边界层的气体传质对燃烧的影响；Ｄ弘＝

气固非均相反应模型

焦炭与０２，Ｈ：Ｏ及Ｃ０：的非均相反应是一个复杂的过程，表现在反应物的扩散、焦炭的破碎、反应与湍流的相互作用等多个方面．为了模型的简化，假设焦炭燃烧时粒径不变；化学反应动力学方程中同时考虑气膜扩散及化学反应的影响．

焦炭的非均相反应速率方程可表示为‘８】

坠丝！卫￡坐为气体扩散系数．

２—刀ｉｒｃ：翳；

ｒｃ

（３４）Ｊ‘ｊ４

式中，Ｋ为焦炭颗粒体积；ｐ。为反应物气体分压；ｋ为反应速率常数，表示为

…¨ｗ晌ｈ丧卜兰］

式中，足。＝Ａｅｘｐ（一寿）；ｃ表示反应物浓度；ｎ，ｍ

ｋ＝（丢＋∥

（３５）

式中，七ａ＝Ａ《ｅｘｐ（轰）为表面反应速率；‰＝

等为气体扩散速率．ｓＩ｝ｌ＝２＋ｏ．６５４横ｓｃ｝

表ｌ化学反应方程式及动力学参数表ｍ州１

１．３物质输运方程

本模型中，假设气相组分包括Ｏ：，ＣＯ：，Ｈ：Ｏ，ＣＯ，Ｈ：，ＣＨ。和Ｎ：，根据第ｆ种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数，守恒方程表示为¨ｌＪ

景（ｐｇ匕，ｒ）＋Ｖ（ｐｇｙｇ．ｆ１，ｇ）＝一Ｖ‘以．ｉ＋尺ｆ＋￡

（３９）

式中，以。。为气相组分ｆ的扩散通量，由浓度梯度产生；尺。为化学反应的净反应速率；ｓ。表示由于源项产生的额外反应速率．

气相组分的扩散通量由Ｆｉｃｋ定律计算：

以户一（ｐｇＤ抽＋嚣）Ｖ

１．４初始及边界条件

ｙｇ，ｒ

（４０）

口

图ｌ反应器结构简图及网格（单位：姗）

使用无滑移边界条件，且假设壁面热流量为零．颗粒最大堆积密度取为０．６４，流化床内初始床料（石英砂）高度设为１．Ｏｍ，体积份额０．４８‘８Ｊ．模拟工况对照ｏｃ觚１ｐｏ等‘９１的流化床煤气化炉试验数据‘９Ｊ，具

体物料特性、参数及运行工况见表２和表３．

本文的模拟对象为流化床煤气化炉旧］，其结构简图及网格划分如图ｌ所示．采用三维模型，计算域同时采用结构化及非结构化网格，进行分区划分．计算中采用速度入口边界条件．因出口处的流量及压力未知，故使用质量出口边界条件，壁面处