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TEXACO 气化炉气化过程数值模拟研究






重庆大学硕士学位论文


学生姓名:孔德峰
指导教师:杨晨教授
专业:动力工程及工程热物理
学科门类:工学


重庆大学动力工程工程学院
二 OO 八年十一月
Numerical Simulation Research on Texaco
Gasifier Gasification Process



A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
KongDefeng

Supervisor by Prof. Yang Chen
Major: Power Engineering and
Engineering Thermophysics


College of Power Engineering of
Chongqing University, Chongqing, China
November, 2008
重庆大学硕士学位论文中文摘要
摘要
水煤浆是一种最现实的煤基流体燃料,燃烧效率达 96~99%或更高,锅炉效率
在 90%左右,达到燃油等同水平。也是一种制备相对简单,便于输送储存,安全
可靠,低污染的新型清洁燃料[1]。具有较好的发展与应用前景。水煤浆的气化是将
一定粒度的煤颗粒及少量的添加剂在磨机中磨成可以泵送的非牛顿型流体,与氧
气在加压及高温条件下不完全燃烧,制得高温合成气的技术,以其合成气质量好、
碳转化率高、单炉产气能力大、三废排放少的优点一直受到国际社会的关注,我
国也将水煤浆气化技术列为―六五‖、―七五‖、―八五‖、―九五‖的科技攻关项目。
本文基于目前我国水煤浆气化技术的现状,以 Texaco 气化炉为研究对象,根
据对气化炉内流动、燃烧和气化反应的特性分析,将 Texaco 气化炉膛分成三个模
拟区域,即燃烧区、回流区和管流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,
建立了过程仿真模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均
相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行了动态与静态仿真,并进行参
数化研究和仿真结果分析,分析不同参数下仿真结果的变化趋势。
为更进一步了解气化炉内气体组分以及温度的分布情况,本文利用 Fluent 建
立 Texaco 气化炉的 CFD 模型,采用非预混燃烧模型,考虑气固两相流动,化学反
应、对流、辐射换热以及反应热。挥发份的气相湍流燃烧用混合分数法来模拟,
用标准 k ε紊流模型模拟气固两相流动,对炉内燃烧的辐射与对流换热采用 P-1
辐射模型。仿真结果很好的验证了本文对气化炉膛中三区模型划分的正确性,并
进行参数化研究和仿真结果分析,得出结果与过程仿真结果结果吻合。

关键词:气化炉, 动态仿真,CFD 模型,分区模型

I
重庆大学硕士学位论文英文摘要
ABSTRACT
Coal-water slurry is one kind of realistic coal liquid fuel. The burning efficiency
is up to 96~99% or higher, boiler efficiency is about 90%, achieves the same level of
fuel is also one kind of simple preparation, easy to transport and storage, safe,
low pollution and new clean fuel, which has good development and the application
prospect. The coal-water slurry gasification technology made certain size of the
particles of coal and a small amount of additives into non-Newtonian fluids in the
grinding machine. In conditions of high temperature and pressure, the CWS
combustions