项目名称: 流化床气化炉内冲蚀磨损的多尺度模型及数值模拟方法

项目编号: No.21476193

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 有机化学

项目作者: 赵永志

作者单位: 浙江大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 我国是煤炭消费大国,煤燃烧和气化过程中存在着大量的气固两相流动,煤粉或灰渣颗粒对设备的长期冲蚀极易造成反应器破坏或管道爆管事故,导致停产并造成巨大的经济损失。灰熔聚流化床粉煤气化技术是我国自主研究开发的先进煤气化技术,已成功应用于多套工业化示范装置中,但在运行过程中,煤粉或灰渣颗粒对设备的冲蚀磨损成为影响安全生产最主要的问题之一。迄今为止,流化床内磨损的预测主要依靠经验,传统的能量耗散磨损模型因没考虑颗粒运动的方向对磨损的影响而预测精度较低,无法有效指导流化床反应器的设计。本项目根据研究发现的切向冲击能量是造成壁面磨损的根本原因,提出基于切向冲击能量分析的磨损建模方法,并拟据此建立微观及介观尺度的冲蚀磨损模型,并结合CFD-DEM及CFD-TFM最终形成流化床气化炉冲蚀磨损的多尺度模型及数值模拟方法,用于指导流化床气化炉的设计,达到提高反应器的稳定性、降低运行成本、延长使用寿命的目的。

中文关键词: 流态化;多尺度;流化床;数值模拟;冲蚀磨损

英文摘要: Our country is a big consumer of coal, and there are a lot of gas-solid flows in the process of coal combustion and gasification. The equipments and tubes can easily be damaged under the ongoing wear of the coal or ash particles. And this will stop the normal production and cause huge economic losses. Ash-agglomerated fluidized bed gasification is a kind of advanced coal gasification technology developed by our country independently, and has been successfully applied to several sets of industrialization demonstration device. However, during the operation, the erosion of coal or ash particles affected the safety of the equipments, and became one of the major production safety problems. So far, the prediction of the erosion in fluidized bed rely mainly on experience, and the prediction accuracy of traditional energy dissipation model is not high enough to guide the design of fluidized reactor because of the ignoring of the motion directions of particles. According to the findings of that the erosion of equipments is caused by the tangential impact energy, a kind of modeling method of erosion was proposed based on analysis of the tangential impact energy. Using this method, a microscopic scale erosion model and a mesoscopic scale erosion model will be established. The multi-scale models and numerical simulation methods of the erosion of fluidized bed gasifier then will be founded by combining these two models with CFD-DEM and CFD-TFM. And this will used to guide the design of the fluidized bed gasifier, in order to improve the stability of the reactor, reduce operating costs and extend the life of the devices.

英文关键词: fluidization;multi-scale;fluidized bed;numerical simulation;erosion wear

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