脱油沥青气化炉内气化反应数值模拟

对以脱油沥青(DOA)为原料的气流床气化炉内多相反应流动进行了数值模拟,考察了氧油质量比、蒸汽加入量和气化压力对气化性能的影响。结果表明：随氧油质量比（mO2/mDOA）增大,气化炉内温度逐渐升高;当mO2/mDOA=0.93时,有效气含率达到最大值0.837。随蒸汽量增大,气化炉出口气体温度降低,而有效气含率在蒸汽、油质量比(mH2O/mDOA)为0.48时达到最大值;操作压力对气化炉出口有效气含量和温度影响很小。     

气流床气化炉气化过程的分区模拟

基于气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场化学反应特征划分为燃烧区、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。对一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相反应、非均相反应采用动力学模型进行了模拟计算,得到了气化炉中各分区的温度和气体组成,并将其 结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好; 在气化炉适宜的操作温度范围内,采用该模型预测了最优的氧煤比和蒸汽煤比的调节范围。     

Shell粉煤气化炉的分析与模拟

以受限容器内多喷喷对置射流下的流体流动特征为基础，分析了Shell粉煤气化炉内的流场特征，发现炉内存在5个特征各异的流动区域，即射流区、撞击区、撞击扩展流区、回流区和管流区。从气化炉内主要的化学反应着手，结合流动、混合与化学反应的相互影响。分析了炉内各流动区域的化学反应过程，建立了气化炉的数学模型，对气化过程进行数学模拟，预测了工艺条件对气化结果的影响。结果表明，有效气(CO H2)产率随氧煤比的变化有一最佳值，随蒸汽深比不同，对应的氧煤比在O．54Nm^3／kg～O．56Nm^3／kg之间。有效气产率随蒸汽煤比的升高而增加。     

德士古气化炉气化反应过程的数值模拟与特性分析

利用Fluent软件对德士古水煤浆气化炉进行数值模拟仿真。用Finite Rate/Eddy-Dissipation（有限速率/涡耗散）模型求解气化过程;用Standard k-ε湍流模型封闭动量方程;用DPM（离散相）模型设置并求解煤粉燃烧的多步焦炭反应;用P-1辐射模型模拟气化炉内辐射特性。通过比较模型预测的数据与工业数据的差别,证实了模型的有效性。在此模型基础上考察了煤浆流量、氧气流量和煤浆浓度三者之间的耦合关系和中心氧体积分数对出口气体组成、有效气产率、温度及碳转化率的影响规律,为提高煤气有效成分、碳转化率和保证生产安全提供参考依据。     

粉煤浓相气力输送中的固气比

研究了室温下浓相输送粉粉的规律，固气化（固体与气体的质量流量之比）最高可达512．2kg/kg。通过大量实验，得出固气比与总压降的关系。利用最小二乘法，对52组实验数据进行拟合，得到了固气比与气体Froude数、固体质量流量这宰的关系，揭示了3个参数之间的回归方程。     

用BP神经网络对气流床粉煤气化炉的预测

利用3层BP神经网络对气流床粉煤气化炉进行模拟研究。以Gibbs自由能最小化方法建立粉煤气化炉数学模型的模拟结果作为BP神经网络训练数据,训练后的BP神经网络模型对模拟数据的预测准确度较好。以Shell粉煤气化炉和国内首套粉煤加压气化中试装置上的实际生产数据作为BP神经网络的训练数据,训练后的BP神经网络模型能预测实际生产数据。     

用虚拟多管模型研究填料塔气液逆流停留时间分布

对填料塔中的气液逆流过程,用虚拟气液固圆柱体建立了多管流动模型,得到了充分发展段和进口过渡段的速度分布和一定管长下的液相停留时间分布,进而求得液相平均停留时间和持液量的表达式及模型参数,并用实验进行了验证。该模型反映了气液逆流过程本质,简化了过程,适用于液相层流的情况。     

旋流对射流携带床气化炉内宏观混合过程的影响II.冷态停留时间分布

通过置于双通道交叉射流喷嘴中心通道的旋流器产生旋流 ,在 1 m× 4 m的大型冷模装置上 ,测定了射流携带床气化炉内的冷态停留时间分布 ,得到了停留时间分布密度函数的显式数学表达式 ;给出了实验范围内模型参数与无因次相似准数 S、Ct和喷嘴环隙与中心射流动量比 Gr之间的关系。     

新型复合式浆态床内气体停留时间分布及模型

由空气-水、10%K2CO3溶液、20%K2CO3溶液、液体石蜡油构成气液两相体系,常压下表观气速为1～20 cm/s、静态液位200～550 mm、液体循环量0～240 L/h时,采用脉冲实验法测量一种特殊结构的浆态床反应器内气体停留时间分布.考察了操作参数和液体性质对浆态段的气体停留时间分布及返混程度的影响.结果表明:流型对停留时间分布的影响较大.气体平均停留时间随液体循环量和液体黏度的增加而增大;气体返混程度随静态液位增加而减小,随液体表面张力增加而增大.表面张力是影响返混程度的主要因素.同时建立相应的数学模型,得到停留时间密度分布函数,实验值与模型预测值吻合较好.     

旋流对射流携带床气化炉内宏观混合过程的影响：Ⅱ.冷态 …

通过置于双通道交叉射流喷嘴中心通道的旋流器产生旋流,在φ1m×4m的大型净模装置上,测定了射流携带床气化炉内的冷态停留时间分布,得到了停留时间分布密度函数的显式数学表达式;给出了实验范围内模型参数与无因次相似准数S、Ct和喷嘴环隙与中心射流动量比Gr之间的关系.     

水激冷对粉煤气化过程气体组成的影响

激冷室下降管内热质传递过程强烈,水蒸气含量较高,下降管内变换反应对激冷室出口合成气组成有一定的影响。基于激冷室的数值模拟研究,建立了涉及气化室、激冷室的粉煤气化炉数学模型,利用所建气化模型研究了激冷水流量及温度对激冷室出口合成气组成的影响。结果表明,下降管内蒸发的激冷水质量占入口激冷水总质量的4.4%;气化室出口合成气经激冷室后CO体积分数降低12.5%、H₂体积分数增加5.8%,有效气体积分数降低6.7%,激冷室出口合成气组成计算结果与工业数据吻合较好;激冷水流量与温度对激冷室出口合成气组成影响差别较小。     

混合神经网络模型用于煤焦气化过程的模拟

以煤焦气化反应模型为基础,结合BP神经网络参数估计器,建立了用于模拟煤焦气化过程的混合神经网络模型。结果表明该混合神经网络模型能很好地描述煤焦的气化过程,可以得到在实验过程中无法测得的2个参数,即：在煤焦中具有活性的碳与总碳的比值A和具有活性碳的单位质量反应速率Rr。     

变换型煤用于制造低含量CO水煤气气化的研究

在小型单管气化反应炉内进行了本题的研究。用粉煤和变换剂制成的型煤进行了水煤气气化反应试验，考察了变换剂种类添加量，气化反应温度，反应时间，蒸汽流量对煤气组成的产气率的影响。结果表明，Ｃａ基变换剂可使煤气ＣＯ含量ψ降低０．１０左右，Ｃａ－Ｎａ复合变换剂还可显著提高煤气产率。     

加氢热解煤焦的二氧化碳和水蒸气气化特性

采用热重分析仪研究了云南玉溪煤和新疆准东煤的加氢热解煤焦二氧化碳气化反应性,考察了成焦压力、停留时间及气氛对煤焦气化反应性的影响,并利用均相模型计算了各煤焦的非等温气化动力学参数。采用实验室固定床反应器,研究了上述两种煤加氢热解煤焦的水蒸气气化特性,考察了成焦气氛对煤焦气化速率和气体产物组成的影响。热重气化实验表明,准东煤焦的气化反应性明显好于玉溪煤焦,前者的反应活化能远小于后者的反应活化能;无论哪种煤,加氢热解煤焦的气化反应性随加氢过程碳转化率的增大呈下降趋势;在相近的碳转化率下,加氢热解煤焦的气化反应性明显好于氮气气氛热解所得煤焦。在水蒸气气化的情况下,准东煤焦的气化反应性同样好于玉溪煤焦。总体上准东加氢热解煤焦的产氢率相比氮气气氛热解所得煤焦有所增加,不过对于这两种煤焦,随着气化温度提高,H2与CO的物质的量之比均逐渐接近于热力学平衡所得的计算值。     

德士古渣油气化系统数学模拟

对德士古渣油气化系统进行了过程分析,建立了单元设备物料和热量衡算的数学模型,提出了计算气化炉微量组分的方法。运用序贯模块法对该系统进行了稳态模拟计算,结果同设计值和工厂值吻合较好。