油渣經噴嘴在加壓固定床熔渣氣化爐噴射效果數值模擬

作者：徐春霞,董衛果

摘要：為了探索油渣在固定床熔渣氣化爐氣化的可行性,利用固定床熔渣氣化爐將油渣與煤共氣化,生產清潔合成氣或燃氣,拓寬油渣的高效利用途徑,研究油渣在加壓固定床熔渣氣化爐內經噴嘴噴射后的分散效果,以神華煤直接液化殘渣為研究對象,利用數值模擬軟件Ansys Fluent,采用Realizableκ-ε湍流模型模擬湍流流動,采用歐拉-歐拉法中的VOF模型模擬氣液兩相流動,研究了加壓下油渣溫度、油渣噴射速度、空氣噴射速度對油渣在工業級加壓固定床熔渣氣化爐內噴射效果的影響,噴嘴結構采用雙通道結構,噴嘴中心通道輸送油渣,環隙通道輸送氣化劑(用空氣代替),通過分析比較確定了最優的噴射方案。結果表明,加壓條件下油渣黏度隨溫度上升總體呈下降趨勢;210~240℃,隨溫度升高,油渣黏度急劇下降;240~400℃,隨溫度升高,油渣黏度仍下降,但降幅逐漸減弱;溫度超過400℃后,隨溫度升高,油渣黏度逐漸上升,這可能是油渣發生縮聚反應導致。噴射溫度對油渣在氣化爐內的噴射效果起決定性作用,油渣溫度越低,油渣噴射后的擴散效果越好,但油渣噴射溫度過低時,大量油渣因為黏度較大導致噴射較短距離即開始受重力影響向下流動,甚至出現沿壁面流入渣池中的現象,存在一個較優化的噴射溫度區間,油渣霧化效果的選擇應綜合考慮擴散和貼壁的現象。油渣在加壓下噴射,通過氣化爐壓力和動力黏度兩方面影響油渣在氣化爐內的噴射效果,提高噴射壓力,如需達到同樣的噴射效果,需要提高油渣的噴射溫度,以降低油渣動力黏度;油渣噴射速度2.5~10.0 m/s時,對油渣在氣化爐內的霧化效果影響不大,空氣噴射速度5~20 m/s時,空氣噴射速度越高,油渣在氣化爐內的霧化效果越好。綜合考慮,4.5 MPa下,油渣噴射溫度230~260℃,油渣噴射速度5 m/s左右,空氣噴射速度10 m/s左右是比較合適的噴射方案,油?

發文機構：煤炭科學技術研究院有限公司煤化工分院 煤基節能環保炭材料北京市重點實驗室 煤炭資源高效開采與潔凈利用國家重點實驗室

關鍵詞：油渣噴射加壓固定床氣化爐數值模擬霧化效果oil residuespraypressurized fixed bedslag gasifiernumerical simulationatomization effect

分類號： TQ545[化學工程—煤化學工程]