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硕士学位论文
恩德粉煤气化炉炉内流动特性研究
STUDY ON THE FLOW CHARACTERISTICS
OF THE ENDE PULVERIZED COAL GASIFIER
张 佳
哈尔滨工业大学
2017 年 6 月
国内图书分类号：TK224 学校代码：10213
国际图书分类号： 密级：公开
工程硕士学位论文
恩德粉煤气化炉炉内流动特性研究
硕 士 研 究 生：张佳
导 师：陈智超 副研究员
申 请 学 位：工程硕士
学 科：动力工程
所 在 单 位：能源科学与工程学院
答 辩 日 期：2017 年 6 月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TK224
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Dissertation for the Degree of Master in Engineering
STUDY ON THE FLOW CHARACTERISTICS
OF THE ENDE PULVERIZED COAL GASIFIER
Candidate： Zhang Jia
Supervisor： . Chen Zhichao
Academic Degree Applied for： Master of Engineering
Speciality： Power Engineering
Affiliation： School of Energy Science&Eng.
Date of Defence： June, 2017
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文
摘 要
恩德粉煤气化炉作为流化床气化炉中的一种，以其原料煤适应性广、合成气
不含酚类焦油等有害物质、价格及运行成本低等优势，在中和小型化工企业占有
一席之地。在可查阅的文献中，对于该炉的研究较少，为深入研究其炉内流动特
性，本文针对某化工厂一台制气量为 20000Nm3/h 的恩德粉煤气化炉，根据相似准
则等搭建 1：15 单相冷态模化试验台，利用恒温热线风速仪对其内部的空气动力
场进行了测量，同时利用 Fluent 软件对原炉炉内的气固两相流动进行了数值模拟
计算。本文为恩德粉煤气化炉炉内流动特性的基础性研究，以期对该炉后续的气
固两相冷态试验、热态试验奠定基础，并为实际运行提供一定的理论指导。
根据该炉在实际运行中变负荷改变气化剂供给量及发生喷嘴故障紧急关闭个
别喷嘴的情况，单相试验工况分为改变喷嘴射流速度及关闭不同位置喷嘴。当喷
嘴射流速度由 40m/s 增大到 80m/s 时，流场的变化主要体现在中间区域的轴向速度
增大且增大幅度逐渐减小，靠近炉膛边缘均出现回流区且位置几乎不变。喷嘴射
流汇聚的过程使轴向速度径向分布均随炉高由“驼峰”状变为“单峰”状直至接
近炉膛直段趋于水平。当关闭单只或相邻位置喷嘴时，炉内空气动力场均发生了
较为严重的偏斜；当关闭相隔位置喷嘴时，靠近炉膛边缘产生了不规则逆时针旋
转向上的气流，中间区域形成负压区导致轴向速度较小甚至为负，在实际运行当
中必然会使中心区域无法正常流化增加底部灰渣含碳量等；关闭相对位置喷嘴，
试验结果显示流场的偏斜程度较小，较为接近正常运行时炉内空气动力场的分布。
因此认为喷嘴出现故障时，关闭相对位置喷嘴能够对炉内不良的流场有所改善。
气固两相数值模拟采用颗粒拟流体模型对该炉内部流