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煤地下气化的动态数值模拟

作　者: 张乾坤
导　师: 李建伟；周安宁
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 煤地下气化动态数值模拟
分类号: TD841
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

针对典型的地下气化工艺,分析了煤地下气化“三带”发生的主要物化过程,得出煤地下气化过程中主要发生的氧化还原反应以及其动力学表征。针对一小型煤地下气化炉实物进行合理的假设简化,就炉体微控制单元进行物料衡算与能量衡算得到炉体内部的温度场以及浓度场控制微分方程,并给出其边界、初始条件,进而建立起煤地下气化过程的数学模型。运用不同的有限差分格式对数学模型进行求解,通过理论分析以及实际求解过程得出适合于该模拟的差分格式算法—校正预估差分格式算法,并对该算法的稳定性以及收敛性进行判定。运用该模型对地下气化过程进行模拟,并与试验值相对照,看到该模型能够反映出气化炉体内的浓度场以及温度场的变化规律,可用于现场计算,指导实验与生产。模拟与试验均表明随着气化通道长度的增加,煤气热值增加,温度升高,上升速率增大。因此,保证一个高温温度场和相对较长的气化通道有利于煤气热值的稳定和提高。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-14
  1.1 国内外煤炭地下气化技术发展历史、现状以及趋势  7-9
  1.2 煤炭地下气化技术技术难题与模拟现状  9-10
    1.2.1 煤地下气化技术难题  9-10
    1.2.2 煤地下气化数值模拟现状  10
  1.3 本论文的研究理论与价值  10-12
  1.4 本文预期达到的目标及基本内容  12-13
    1.4.1 研究的预期目标  12
    1.4.2 研究的基本内容  12-13
  1.5 本章小节  13-14
2 煤炭地下气化过程的分析  14-26
  2.1 气化炉气化原理  14-20
    2.1.1 气化过程的机理  14-15
    2.1.2 气化过程参与的化学反应  15-17
    2.1.3 煤气化炉反应机理与热力学  17-19
    2.1.4 气化工艺过程  19-20
  2.2 煤炭地下气化原理  20-24
    2.2.1 地下气化典型工艺流程  20-22
    2.2.2 煤炭地下气化过程分析  22-24
  2.3 煤炭地下气化过程的主要化学变化以及其表征  24-25
  2.4 本章小节  25-26
3 数学模型的建立  26-34
  3.1 小型地下气化试验简介  26-27
  3.2 模型的几何条件简化  27-28
  3.3 模型的简化条件  28
  3.4 温度场与浓度场微分控制方程  28-32
  3.5 物性的计算  32-33
  3.6 本章小节  33-34
4 模拟的求解方法以及比较  34-41
  4.1 计算机数值模拟仿真及其简介  34-35
  4.2 仿真模型的求解  35-40
    4.2.1 数学模型特征  35
    4.2.2 有限差分简介  35-36
    4.2.3 网格的划分  36
    4.2.4 方程及其边界、初始条件的离散  36-37
    4.2.5 方程的离散  37-40
  4.3 本章小节  40-41
5 模型求解与评价  41-50
  5.1 模拟所采用的参数  41-42
  5.2 两阶段气化的模拟与评价  42-49
    5.2.1 空气阶段  43-46
    5.2.2 水蒸气阶段  46-49
  5.3 本章小节  49-50
6 结论  50-52
  6.1 结论  50
  6.2 展望  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-56
附录  56-66

煤地下气化的动态数值模拟

内容摘要

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