型的流化床煤气化过程三维数值模拟(3)

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。

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东南大学学报（自然科学版）第３８卷

瑚（骅）（ｋ黑擀气赫嚣则：川Ｃ０２州Ｎ２川ｃＨ４㈧Ｃｏ）

（ｋｇ．ｈ。１）

８．０８．０８．Ｏ

操作条件

试验结果／％

温度／℃

４２２４２０３６８

（ｋｇ．ｈ一）

１９．４２１．９２８．４

（ｋ．ｈ“）

４．６４．６４．６

温度／℃

１５

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９８６

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注：妒为体积分数

２计算结果与分析

为了验证所建模型的精确性，将计算结果与试验数据进行比较（见图２）．其中，表示计算结果的摩尔分数取出口截面的面积平均值．

化¨５｜．所建模型中，根据反应器温度取同定值１．２，但是在试验工况中，反应器内温度有较大波动，产物分配系数也随之变化，故导致计算值的偏差．②０ｃａｍｐｏ的流化床煤气化过程中，包括添加石灰石进行炉内脱硫的过程：

１

ｃａＣ０３＋ｓ０２＋÷０２铮ｃａＳ０４＋ｃ０２二

（４１）

该反应产生额外的ＣＯ：使得化学反应ＣＯ＋Ｈ：Ｏ

承＼籁求长登∞∞勋∞∞加ｍ

Ｏ

—Ｈ２＋Ｃ０２，ＣＯ＋Ｈ２０＋．Ｈ２＋Ｃ０２的逆反应增强，

相应的正反应削弱，因此试验所得的ＣＯ值要较计算值略大，Ｈ，值略小．但考虑到石灰石加入量小，

Ｃ也

Ｃ心

（ａ）工况１对比

Ｃ０

Ｈ２Ｎ２

为了模型的简化，忽略该影响．２．１反应器内各组分分布

图３为不同工况下流化床反应器纵截面（工＝０）上主要化学反应组分的摩尔分数分布图．从图中可以看出：在反应器底部，由于大量Ｃ。的存在，形成了ＣＯ：的较低浓度区，沿反应器高度方向，随着ｃ。的

零＼籁求长世

加∞卯∞∞加ｍ

Ｏ

减少及ｃＨ。燃烧等氧化反应的进行，Ｃ０：浓度逐渐

Ｃ【】２

Ｃ０

Ｈ２ＣＨ４№

（ｂ）工况２对比

８０７０

增加；反应器内的ｃＨ。主要来源于煤热解时挥发份的析出，因此，在煤热解及氧化反应的共同作用下，相对于反应器上部，下部的ＣＨ。浓度较高，到达一定高度后，随着Ｏ：耗尽，甲烷浓度变化逐渐减小；水气置换反应中，正反应为放热反应，因此，在反应器上部，温度的降低有利于该正向反应的进行，从而在ＣＯ减少的同时，Ｃ０：及Ｈ：相应增加．２．２反应器内化学反应速率变化

图４为工况３流化床气化炉纵截面（Ｊ＝Ｏ）上碳的质量分数、温度及各气固非均相反应速率的分

术６０

口预测数据●实验数据

察器

长３０憾２０

１０

’厂ｌ。一．厂－。一．

如图２所示，模型计算所得结果与试验数据吻合较好，最小相对误差仅为１％左右，最大相对误差为２０％左右，平均相对误差小于１４％．对于数值模拟，该误差属合理范围，因此认为所建模型具有可靠性．从图中可以看出，与试验数据相比，计算值中ｃｏ：和Ｈ：偏大，ｃＯ略小．分析其原因有：①在化学反应Ｃ＋仅Ｈ２０＿（２一ｄ）Ｃｏ＋（ａ一１）Ｃ０２＋ａ巩中，产物分配系数ａ的值随温度的升降而变

布图．如图所示：①ｃ。主要分布在反应器的下部，因此非均相反应主要在反应器的下部进行．②ｃ。一Ｏ：的反应速率较ｃ。一Ｈ：ｏ，ｃ。一ｃｏ：的反应速率大．通常，在氧浓度较高时，以ｃ。一Ｏ：的燃烧反应为主，因此，对于燃烧器而言，只需考虑与氧的非均相反应，但是，在煤的气化器中，ｃ。一Ｈ：Ｏ，Ｃ。一Ｃ０２反应亦十分重要，特别是在氧快速消耗殆尽以后【ｌ¨．从图中也可以看出，在气化器底部气体人口，由于氧浓