干煤粉彌散特性研究.pdf

1、噴嘴廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及日常生活等領域，在粉體氣化與燃燒設備上的運用尤為重要。論文以粉煤氣化技術為研究背景，通過數(shù)值模擬結合實驗研究的方法，獲得氣化爐噴嘴出口顆粒彌散場的相關數(shù)據(jù)信息，掌握不同參數(shù)對干煤粉彌散特性的影響規(guī)律，揭示干煤粉彌散機制。本文獲得的干煤粉噴嘴的彌散特性對粉體煤氣化技術的發(fā)展具有重要的理論意義和工業(yè)應用價值，對于氣化爐及氣化噴嘴的設計、控制及運行有重要的指導意義。
　　根據(jù)工業(yè)干煤粉氣化噴嘴結構及

2、參數(shù)，利用冷態(tài)?；碚?，保證單值條件相似以及氣固動量比等無量綱特征數(shù)相等，設計了實驗用同軸雙通道外混式氣流噴嘴和搭建彌散實驗系統(tǒng)。通過改變操作參數(shù)、粉體物性及噴嘴結構等，在冷態(tài)條件下模擬氣化爐內(nèi)部噴嘴的彌散過程，獲得與噴嘴實際工業(yè)生產(chǎn)條件下近似的流場特征信息。
　　對干煤粉彌散實驗中使用的煤粉進行粉體物性分析，結果表明:兩種煤粉的全水含量都小于3％，物料非常干燥;兩種不同粒徑的煤粉都表現(xiàn)出顆粒形狀不規(guī)則，表面粗糙且組織致密，有少許

3、小顆粒附著等特征;兩種煤粉的體積分數(shù)和粒徑分布各不相同，且粒徑分布集中代表性強;煤粉流動性的研究表明，兩種煤粉均屬于有黏性且容易流動的顆粒，另外平均粒徑較大的干煤粉流動性更好。
　　為了解彌散場的顆粒特性，通過幾何模型的建立、網(wǎng)格的劃分、控制條件的設置、計算模型參數(shù)的確定等，運用Fluent軟件對噴嘴出口的干煤粉彌散過程進行了數(shù)值模擬。模擬結果表明:提高中心氣流速度、降低固體質量流量、提高氣固流速以及噴嘴內(nèi)部引入旋流有助于氣固兩相

4、流發(fā)生混合，改善了彌散質量，提高了顆粒分布均勻性;當內(nèi)部旋流角度由30。增加到60。時，對彌散場內(nèi)顆粒特性的影響較小;顆粒逆流射入旋流場對改善顆粒的彌散特性能起到一定的促進作用;粉體物性對彌散效果有較大影響，大粒徑的顆粒彌散質量較差。
　　通過干煤粉彌散實驗掌握了不同參數(shù)對干煤粉彌散特性的影響規(guī)律。實驗結果表明:中心氣流速度從175m/s增大到275m/s能明顯改善彌散質量;固體質量流量由30kg/h增大到70kg/h會導致彌散質

5、量逐漸惡化;當外環(huán)氣固兩相流速度由6m/s增大到10m/s時，對彌散質量的改善不明顯;通過對不同粒徑的煤粉實驗研究表明，較大粒徑的煤粉顆粒彌散能力較差;隨著內(nèi)部旋流的引入，顆粒分布的均勻性顯著改善;噴嘴出口內(nèi)徑尺寸由4.8mm擴大到5.2mm，彌散質量稍有改善。
　　利用實驗結果對模擬結論進行了驗證分析，并對其流動機理和規(guī)律進行更深入地分析和研究。模擬和實驗的結果表明:隨著軸向距離的增加，截面上顆粒的平均速度處于穩(wěn)定下降的趨勢，同