油渣经喷嘴在加压固定床熔渣气化炉喷射效果数值模拟

摘要：

为了探索油渣在固定床熔渣气化炉气化的可行性,利用固定床熔渣气化炉将油渣与煤共气化,生产清洁合成气或燃气,拓宽油渣的高效利用途径,研究油渣在加压固定床熔渣气化炉内经喷嘴喷射后的分散效果,以神华煤直接液化残渣为研究对象,利用数值模拟软件Ansys Fluent,采用Realizableκ-ε湍流模型模拟湍流流动,采用欧拉-欧拉法中的VOF模型模拟气液两相流动,研究了加压下油渣温度、油渣喷射速度、空气喷射速度对油渣在工业级加压固定床熔渣气化炉内喷射效果的影响,喷嘴结构采用双通道结构,喷嘴中心通道输送油渣,环隙通道输送气化剂(用空气代替),通过分析比较确定了最优的喷射方案.结果 表明,加压条件下油渣黏度随温度上升总体呈下降趋势;210 ～240℃,随温度升高,油渣黏度急剧下降;240～400℃,随温度升高,油渣黏度仍下降,但降幅逐渐减弱;温度超过400℃后,随温度升高,油渣黏度逐渐上升,这可能是油渣发生缩聚反应导致.喷射温度对油渣在气化炉内的喷射效果起决定性作用,油渣温度越低,油渣喷射后的扩散效果越好,但油渣喷射温度过低时,大量油渣因为黏度较大导致喷射较短距离即开始受重力影响向下流动,甚至出现沿壁面流入渣池中的现象,存在一个较优化的喷射温度区间,油渣雾化效果的选择应综合考虑扩散和贴壁的现象.油渣在加压下喷射,通过气化炉压力和动力黏度两方面影响油渣在气化炉内的喷射效果,提高喷射压力,如需达到同样的喷射效果,需要提高油渣的喷射温度,以降低油渣动力黏度;油渣喷射速度2.5～10.0 m/s时,对油渣在气化炉内的雾化效果影响不大,空气喷射速度5～20 m/s时,空气喷射速度越高,油渣在气化炉内的雾化效果越好.综合考虑,4.5 MPa下,油渣喷射温度230～260℃,油渣喷射速度5 m/s左右,空气喷射速度10 m/s左右是比较合适的喷射方案,油渣喷射综合效果更好.

关键词：油渣、喷射、加压固定床、气化炉、数值模拟、雾化效果

所属期刊栏目：26

分类号：TQ545

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFB0602301

在线出版日期：2020-09-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：78-83