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本文采用数值模拟方法对Texaco气化炉的冷模试验进行模拟研究,结合质量与动量守恒方程和k-ε湍流模型,模拟了气化炉内速度分布、径向浓度分布、混合分数的径向分布和轴向衰减的情况。模拟结果与文献发表的试验结果吻合良好。结果表明,气化炉内轴向和径向浓度分布不均匀;环隙和中心射流动量比加大,达到充分混合所需的时间缩短,有利于炉内混合情况的改善。
本文还对华东理工大学的多喷嘴对置式粉煤气化炉进行了模拟。模型采用k-ε湍流模型、两步平行反应的煤脱挥发份模型、引入MSPV方法的PDF均相湍流反应等子模型。结果表明,气化炉喷嘴的上、下部空间存在很大的回流区,高温区在射流的边界,且在喷嘴平面的上下各有两个峰值,火焰主体温度在2500K以上,气化炉顶部和出口的温度为1400K左右,除燃烧区外,炉内温度分布均匀;煤脱挥发份产生的气体在撞击区浓度较高,O2仅在离开喷嘴后便耗尽,温度出现峰值的区域,CO2和H2O的量最大,CO和H2的量最小;氧煤比增大,H2的量减少,CO2和H2O的量增大,气化炉内温度升高;喷嘴上部空间变小,撞击流对拱顶产生更大的冲刷力,拱顶附近的温度上升;水蒸气煤比增加,气化炉内温度升高,CO浓度降低,H2、CO2和H2O的浓度升高。