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谈干馏低温干馏方炉内回炉气体燃烧数值模拟

收藏本文 2024-02-26 点赞:29800 浏览:134594 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:陕北地区低变质煤炭资源丰富,具有低灰、低硫、低磷、高挥发分、高发热量和高活性“三低三高”的特点,是低温干馏的理想原料。目前,内热式低温干馏方炉是低温干馏工艺的关键设备,然而现有低温干馏技术的进展主要源于实践,缺乏改善的论述,低温干馏历程中的关键参数温度及压力分布测量困难,回炉气体的燃烧对整个工艺的影响不明确,直接导致低温煤焦油的回收率低,且煤气利用价值低。本论文采取计算流体动力学(CFD)数值模拟的策略,建立了低温干馏方炉的物理模型,选用标准k-ε模型、有限速率/涡耗散模型、P-1辐射模型、多孔介质模型、欧拉两相流模型对低温干馏炉内回炉气体的燃烧、温度和压力分布及煤焦油粒子运动历程等进行了数值模拟,得到了以下主要结论。燃气比和回炉气体总流量对低温干馏炉内的温度及压力分布影响的模拟探讨表明:对于年产7.5万吨兰炭的低温干馏方炉,燃气比为0.6时,回炉煤气与氧气完全燃烧。最优燃气比与回炉气体总量分别为1.8和11000m~3/h,得出此条件下干馏炉内的温度和压力分布场,且与现场实测值相符。富氧干馏工艺炉内温度和压力的数值模拟探讨表明,富氧干馏可提升煤气热值,回炉气燃烧速率显著提升;炉内的温度和压力分布与非富氧干馏时基本一致。建立了煤焦油及粉尘运动历程的两相模型,其数值模拟探讨结果表明,煤气流速为0.698m/s时,煤焦油雾粒径低于0.2mm,粉尘粒径低于0.18mm时,易被煤气带出。关键词:低温干馏论文燃气比论文气体总流量论文数值模拟论文富氧干馏论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-9

    1 文献综述9-21

    1.1 煤炭资源概况9

    1.2 低温干馏机理9-12

    1.2.1 干馏历程10-11

    1.2.2 影响因素11-12

    1.3 低温干馏工业进展历程12-13

    1.4 低温干馏炉的分类13-15

    1.4.1 外热式干馏炉13-14

    1.4.2 内热式干馏炉14-15

    1.5 FLUENT 介绍15-19

    1.5.1 FLUENT 的组成15-17

    1.5.2 FLUENT 的浅析历程17

    1.5.3 FLUENT 的运用17-19

    1.6 课题探讨背景及内容19-21

    1.6.1 探讨背景19-20

    1.6.2 探讨内容20

    1.6.3 探讨目的20-21

    2 模型的建立与边界条件的确定21-29

    2.1 建模与网格划分21

    2.2 数学模型的选择21-25

    2.2.1 基本方程21-22

    2.2.2 气体流动模型22-23

    2.2.3 气体燃烧模型23-24

    2.2.4 热交换模型24-25

    2.2.5 多孔介质模型25

    2.3 边界条件25-29

    2.3.1 入口边界26-28

    2.3.2 出口边界28

    2.3.3 对称边界28

    2.3.4 壁面28-29

    3 低温干馏方炉的温度与压力模拟29-47

    3.1 燃气比对温度、压力分布的影响探讨29-37

    3.1.1 燃气比对炉内温度分布的影响29-35

    3.1.2 燃气比对炉内压力分布的影响35

    3.1.3 最优燃气比的确定35-37

    3.2 气体总流量对温度、压力分布的影响探讨37-41

    3.2.1 气体总流量对炉内温度分布的影响37-40

    3.2.2 气体总流量对炉内压力分布的影响40-41

    3.2.3 最优气体总流量的确定41

    3.3 最优工艺条件时炉内温度压力分布41-45

    3.3.1 温度场分布42-43

    3.3.2 压力场分布43-44

    3.3.3 与工业实验的比较44-45

    3.4 本章小结45-47

    4 富氧干馏的温度与压力模拟47-55

    4.1 炉内温度分布48-50

    4.1.1 燃气喷口附近的温度分布48

    4.1.2 煤层温度分布48-50

    4.2 炉内压力分布50

    4.3 煤气热值50-52

    4.4 燃烧速率52-54

    4.5 本章小结54-55

    5 煤焦油雾及粉尘运动历程的数值模拟55-65

    5.1 数学模型55-58

    5.1.1 简化模型55-56

    5.1.2 两相模型56-58

    5.2 粒径的影响58-64

    5.2.1 煤焦油雾58-61

    5.2.2 粉尘61-64

    5.3 本章小结64-65

    6 结论65-67

    致谢67-69

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