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气化炉渣口熔渣流动特性研究

作　者: 张建法
导　师: 龚欣
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 气渣逆流气渣并流渣口熔渣流动渣池堵塞熔渣流动模型
分类号: TQ546
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以工业Shell气化炉长周期运行时渣池易出现大渣块堵塞渣池出口问题为背景,在实验室内设计搭建了熔渣流动冷模装置,采用糖浆做熔渣模拟介质,开展了气化炉气渣逆流和气渣并流渣口熔渣流动规律的实验研究和模型计算。冷模实验表明,气渣逆流时,熔渣离开Shell气化炉渣口落入渣池并非自由沉降过程,而是在气化炉内旋流场作用下发生旋转,并最终由液膜变成液丝,且部分熔渣将粘附在渣裙壁面上。装置负荷、喷嘴气速、渣口渣流量、渣口熔渣粘度等均对熔渣在渣裙壁面上的沉积特性产生影响。建立了渣裙熔渣沉积流动模型,模型计算表明：在气化炉液态排渣粘度范围内,渣裙壁面固态渣厚度约百毫米,如此厚的固态渣易从气化炉渣裙壁面脱落进入渣池形成大渣块,堵塞渣池出口。气渣并流的实验结果表明,熔渣单纯依靠重力沿气化炉渣口直筒段流动为匀速运动,离开渣口后为加速运动,且收缩成环形闭合液膜进入渣池；熔渣在渣口气流作用下环形液膜破裂变成液丝并波动,流动形态受装置负荷、渣口气速、渣口渣流量等影响。渣口下内筒气流场为受限射流,射流张角、回流区、速度分布、压强分布等与内简直经与渣口直径的比值有关,该比值减小,熔渣在内筒壁面的粘附性显著增加。气渣逆流与气渣并流相比,逆流时熔渣离开渣口后在内筒壁面上粘附更严重。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-11
  1.1 引言  9
  1.2 本文研究内容  9-11
第2章文献综述  11-32
  2.1 气流床煤气化技术  11
  2.2 IGCC  11-15
    2.2.1 IGCC中合成气冷却器形式  12-13
    2.2.2 辐射废锅内渣流动及流场研究  13-15
  2.3 气渣逆流式气化炉-Shell粉煤气化炉  15-16
    2.3.1 Shell煤气化技术特点  15
    2.3.2 Shell煤气化技术存在问题  15-16
  2.4 气渣并流式气化炉-GE水煤浆气化炉  16-17
    2.4.1 GE煤气化技术特点  16
    2.4.2 GE煤气化技术存在问题  16-17
  2.5 熔渣物性  17-24
    2.5.1 熔渣粘温特性  17-19
    2.5.2 熔渣粘温模型  19-20
    2.5.3 熔渣流变特性  20-21
    2.5.4 熔渣表面张力  21-23
    2.5.5 熔渣导热系数  23-24
  2.6 气化炉熔渣流动研究进展  24-32
    2.6.1 实验模拟研究熔渣流动  24-25
    2.6.2 数值模拟研究熔渣流动  25-32
第3章气渣逆流式气化炉渣口熔渣流动特性研究  32-58
  3.1 实验装置与流程  32-34
    3.1.1 Shell气化炉渣池空间流场测定实验流程  32-33
    3.1.2 Shell气化炉渣口熔渣流动实验流程  33-34
  3.2 实验原料  34-35
  3.3 实验条件  35-37
  3.4 Shell气化炉渣口熔渣流动特性  37-48
    3.4.1 Shell气化炉渣池空间气流场特性  37-39
    3.4.2 Shell四喷嘴全开时,气化炉渣口的流动形态  39-41
    3.4.3 Shell四喷嘴部分停车时,气化炉渣口的熔渣流动形态  41-43
    3.4.4 喷嘴出口气速改变时,气化炉渣口的熔渣流动形态  43-44
    3.4.5 渣口渣流量改变时,气化炉渣口的熔渣流动形态  44-45
    3.4.6 熔渣在气化炉渣裙壁面上的沉积规律  45-47
    3.4.7 Shell粉煤气化炉渣池内出现大渣块原因初探讨  47-48
  3.5 Shell气化炉渣裙壁面熔渣沉积厚度数学计算  48-55
    3.5.1 熔渣流动模型  48-51
    3.5.2 渣裙熔渣流动模型参数  51-52
    3.5.3 渣裙熔渣流动模拟计算结果分析与讨论  52-55
  3.6 Shell渣池出现大渣块原因分析  55-56
  3.7 本章小结  56-58
第4章气渣并流式气化炉渣口熔渣流动规律研究  58-74
  4.1 实验装置流程  58-60
    4.1.1 实验流程  58-59
    4.1.2 实验装置结构  59-60
  4.2 实验原料  60
  4.3 实验条件  60
  4.4 气渣并流式气化炉渣口熔渣流的特性  60-72
    4.4.1 熔渣靠重力离开气化炉渣口的流动规律  60-62
    4.4.2 气渣并流式渣口熔渣流动形态  62-69
    4.4.3 气渣并流式渣口下的气流场研究  69-72
    4.4.4 渣口气渣并流与气渣逆流排渣方式比较  72
  4.5 本章小结  72-74
第5章结论与展望  74-76
  5.1 结论  74-75
  5.2 展望  75-76
符号说明  76-77
参考文献  77-82
致谢  82

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