褐煤煤粉的高壓密相氣力輸送試驗與數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國能源消費以煤炭為主，發(fā)展?jié)崈裘豪眉夹g(shù)、提高煤炭利用率是我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇。大規(guī)模高效煤氣化技術(shù)是煤炭清潔利用的有效技術(shù)之一，高壓密相干煤粉氣力輸送是氣化系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，研究高壓密相煤粉氣力輸送的機制有重要現(xiàn)實意義。
　　粉體高壓密相氣力輸送過程中固相濃度高，流動形態(tài)復(fù)雜，相關(guān)的流動規(guī)律和機制認識不夠清晰，缺乏成熟的理論基礎(chǔ)。本文以國家“973”課題“高壓下不同載氣多原料超濃相氣力輸送機理及流動特性研究(20

2、10CB227002-02)”為背景，研究褐煤煤粉水分對其氣力輸送特性的影響機制，并在本課題組已有的氮氣高壓密相煤粉氣力輸送數(shù)值模擬研究成果的基礎(chǔ)上，對彎管多相流模型的修正、雙組分顆粒流模型的建立以及復(fù)雜管路的高壓密相氣力輸送過程的模擬等問題進行深入研究。
　　本文在已有高壓密相氣力輸送裝置上考察了褐煤在不同含水率、不同工況下的輸送特性，并獲得一種褐煤煤粉在高壓密相氣力輸送過程中穩(wěn)定性的判斷方法。試驗結(jié)果表明，褐煤煤粉的流動性、輸

3、送特性及輸送穩(wěn)定性隨煤粉外水分的增加呈現(xiàn)出先平緩變化后急劇變化的趨勢，將休止角和HR指數(shù)隨煤粉外水分變化的急劇轉(zhuǎn)折點對應(yīng)的煤粉外水分值定義為褐煤煤粉在高壓密相氣力輸送中穩(wěn)定性的臨界外水分值，可以作為褐煤煤粉輸送穩(wěn)定性的判斷基準。
　　本文在現(xiàn)有壁面模型和顆粒動理學(xué)的基礎(chǔ)上，充分考慮彎管中對氣固兩相流動特性起主要作用的摩擦應(yīng)力的影響，建立了高壓密相氣力輸送一體化管道（垂直管、彎管、水平管連在一起）的多相流新模型;基于稠密氣體分子運動

4、論和顆粒動理學(xué)，考慮多組分顆粒流中顆粒組分間和組分內(nèi)顆粒間的相互作用，本文對粘性、固相壓力、徑向分布函數(shù)、顆粒碰撞耗散傳導(dǎo)系數(shù)進行修正，并提出了適用于高壓密相氣力輸送的雙組分顆粒流模型;此外，本文在本課題組研究的基礎(chǔ)上，模擬了長約14m的復(fù)雜輸送管路的流動情況，并對5種彎管的氣固流動特性進行分析，為高壓密相氣力輸送數(shù)值模擬的實際應(yīng)用積累了經(jīng)驗。模擬結(jié)果表明，修正后的彎管模型模擬預(yù)測的彎管壓降與試驗值的誤差降低到20％以內(nèi)，運用該模型模擬