水煤浆气化炉的数值模拟及优化研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalSimulationandOptimizationofCoal-WaterSlurryGasifierByQuanguoFangSupervisor：Prof．JunjieZhouChemicalProcessEquipmentSchoolofChemicalEngineeringandEnergyApril，2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任

2、何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：压乏I虱●日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位

3、仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位敝储：荪岔I司。日期：年月日关于同意使用本人学位论文的授权书中国科学技术信息研究所是国家科技部直属的综合性科技信息研究和服务机构，是国家法定的学位论文收藏单位，肩负着为国家技术创新体系提供文献保障的任务。从六十年代开始，中国科学技术信息研究所受国家教育部、国务院学位办、国家科技部的委托，对全国博／硕士学位论文、博士后研究工作报告进行全面的收藏、加工及服务，迄今收藏的国内研究生博／硕士论文已经达到100多万册。学位论文是高等院校和科研院所科研水平的体现，是研究人员辛勤劳动成果的结晶，也是社会和人类的共同知识财富。为更好的利用这一重要的信息

4、资源，为国家的教育和科研工作服务，在国家科技部的大力支持和越来越多的专家学者提议下，中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司承担并开发建设了《中国学位论文全文数据库》的加工和服务任务，通过对学位论文全文进行数字化加工处理，建成全国最大的学位论文全文数据库，并进行信息服务。本人完全了解《中国学位论文全文数据库》开发建设目的和使用的相关情况，本人学位论文为非保密论文，现授权中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务(包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等)，同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。论文题目：水煤

5、浆气化炉的数值模拟及优化研究毕业院校：超趔太堂毕业时间：2Q!垒生鱼月论文类型：博士论文口硕士论文博士后研究报告口同等学力论文授权人签字：日期：团口忽乏阈年月摘要水煤浆是一科，新型低污染的液态煤炭产品，是21世纪最有前途的洁净煤技术之一。气化炉是水煤浆气化工艺的核心和关键设备，研究高效可靠的水煤浆气化炉具有重要意义。本文以四喷嘴对置式水煤浆气化炉为研究对象，利用Fluent软件对其进行冷态和热态模拟并进行优化分析，主要结论如下：(1)对四喷嘴对置式气化炉进行冷态数值模拟，通过考核，湍流模型选择Realizablek．￡model，颗粒相采用DPM模型，模拟结果与实验结果相一致。模拟得出

6、，射流周围形成两个较大的回流区，回流区的存在延长了气化炉内颗粒的停留时间。气化炉内颗粒最短停留时间z为1．50s，平均停留时间‰为7．65s，颗粒停留时间分布的标准差SD为5．16。随着入口气速、颗粒直径的增加，气化炉内颗粒平均停留时间、最短停留时间及时间分布的标准差均减小。当喷嘴距炉顶距离Ⅳ为1150mm时，颗粒平均停留时间及最短停留时间最大，分别为8．60s和2．25s，颗粒停留时间分布的标准差最小，为4．91。(2)采用PDF燃烧模型和DPM颗粒相模型对水煤浆气化炉进行热态模拟，通过考核，煤的挥发分析出模型采用Two—competing．ratesmodel，水煤浆中水分的处理方

7、法选择将水视为氧化剂，模拟结果与现场运行数据相一致。模拟得到的CO、H2、C02、H20及碳转化率与现场运行数据的相对误差分别为．2．4％、9．0％、．22．2％、17．5％和．4．5％。四喷嘴水煤浆气化炉射流中心温度低，两侧温度较高，最高温度达2400K左右，气化炉喷嘴下方CO、H2浓度较高，接近气化炉出口处浓度分布均匀。最终气化炉出口处CO、H2的平均浓度分别为39．2％、22．8％，气化炉内碳转化率达93．7％。(3)增加气化压力对提高气