移动床式气化炉燃烧气化地仿真与分析报告

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1、wordSanming UniversityDiploma Work (Project)Title:The simulation and analysis of bustion andgasification for a Moving-bedgasifierGrade & Major:Grade2006, Machine Design &Manufacturing and Their AutomationNumber:20060663129 Name:Instructor: 2010-03-0622 / 26毕业论文(设计)承诺书我仔细阅读了毕业论文设计的有关文件规定。我知道，抄袭别人的成果是

2、剽窃行为，是可耻的，也是违反毕业论文设计规定的。如果引用别人的成果或其他公开的资料包括网上查到的资料，必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我X重承诺，严格遵守学院毕业论文设计规定，以自己的真实水平认真做好毕业论文设计。如有违反规定的行为，我将承受严肃处理。我的毕业论文设计题目为：学生签名： 日期:导师签名： 日期:论文使用授权书本论文作者完全了解学校有关保存、使用论文的规定，同意学校保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将本论文的全部或局部内容编入有关数据库进展检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文

3、。 某某，在 年解密后适用本授权书。本论文属于 不某某。请在以上相应方框内打“作者签名： 日期： 导师签名： 日期：目 录摘要111.1.1 煤炭资源与其利用11.1.2煤气化方法:21.2 气化炉结构21.2.1 移动床气化炉21.3 FLUENT软件51.3.1 FLUENT软件概述51.3.2 程序的结构52. 移动床气化炉的仿真与分析72.1 数值模拟研究方法72.1.2根本控制方程：72.2 利用GAMBIT建立网格82.2.1 参数确实定92.3 利用FLUENT求解器求解112.3.1 显示网格112.3.2 仿真分析122.3.3 显示结果163. 结论与展望20致谢21参考文

4、献22移动床式气化炉燃烧气化的仿真与分析摘要：本文从型煤富氧连续气化这个角度入手，调研气化炉的结构与运行规律，借助计算流体动力学商业软件Fluent，对气化炉炉内的气化与化学反响过程进展仿真模拟。仿真结果与实际状况相符合，可用于优化气化炉的运行参数，并为今后其内部结构的优化设计与改良奠定根底。关键词：移动床 气化炉 仿真 分析 计算流体动力学The simulation and analysis of bustion and gasification for a Moving-bed gasifier Abstract: In this paper, we start from the per

5、spective of Oxygen Rich Continuous Gasification, survey gasifier structure and operation rules, using mercial software Fluent to caculate fluid dynamics,and to simulate the gasfication and chemical reaction process in the gasifier. The simulation results correspond with the actual situation, so it c

6、an be used to optimize the gasifier operating parameters, as well as to make the foundation for future design optimization and improvement of its internal structural.Key words:moving-bed gasifier simulation analysis putational fluid dynamics在世界经济的高端开展阶段，面对各种危机的挑战，而能源危机越来越凸显了，如今能源问题很受人们热议，上至政治高层，下至黎民

7、百姓。对此，如何合理并有效利用这有限能源是最为关键的，所以在这方面的技术开发也是最为前沿，备受关注。本文利用FLUENT软件分析煤气化炉气化方面问题，研究煤的合理有效利用。1.1.1 煤炭资源与其利用煤炭资源是我国进展社会主义建设的能源基石之一。我国煤炭储量丰富，分布极广，品种齐全。目前煤的利用主要以直接燃烧发电为主，有效利用率低，能耗高和环境污染严重而制约着我国国民经济的开展。为了合理利用这一宝贵资源，充分发挥其效益，防止使用时造成污染，首先，必须对煤的组成与性质有足够的了解。特别是在进展煤的加工，例如气化、燃烧时，无论是根据煤种来选择工艺方法，还是有了成熟工艺方法来选择煤种，对煤的组成、性

8、质与煤的种种特性的深入了解就更为重要。而某某省拥有十几亿吨的煤炭贮量，但98%为低活性、高变质程度的劣质无烟煤，其挥发分低、着火点高、灰熔点低、粉碎性强与燃烧性差。因此，如何合理有效利用这些劣质煤对开展地方经济与至中国煤炭能源的洁净转化具有特殊意义。近些年世界各国都在致力于研究开发新型高效的煤联合循环发电技术，欧美现已开发的煤气化联合循环发电系统与其煤气化装置，技术上虽已完善，但将煤视为“单一物质的完全气化，工艺条件过于苛刻。随着煤气化理论和工业实践的不断开展，目前众多研究者认为假如依据煤转化阶段反响性不同的特点，实施煤的热解、气化和燃烧分级转化，提高总体碳的利用率，如此可使煤炭气化技术简单化

9、而本钱降低，且经济地解决燃煤中污染物的控制，从而产生了煤炭局部气化，燃烧集成方式联合生产煤气和热能的新概念。目前有关煤局部气化、燃烧集成优化的评价模型还未见报道1-3。当前，国外的煤气化技术大局部集中应用于煤粉洁净燃烧的电厂、化工等较大负荷环境中，且煤炭资源在兴旺国家的主要能源结构中并不占主导地位。但是对于我国而言，由于解放后长期受西方技术封锁，以与我国资源分布的特点，以煤为原料的中小氮肥企业属于劳动密集型和符合我国能源分布特点的行业，占全国氮肥总产量的65%左右，并且造就了大批以煤为原料的间歇式气化生产氮肥企业，占世界同类型企业总数的90%。由于存在着环境污染较大和当前原材料价格上涨等因素，

10、因此在面对当前节能减排、降低生产本钱的开展趋势下，采用符合我国国情的型煤连续富氧气化技术，是企业摆脱困境的解决方法。面临目前煤的利用率低的问题，在提高利用率方面要首先从利用方式分析入手，从对煤的利用方式中有，如气化、燃烧等，实践证明气化方式对煤的利用比拟全面，利用率高，在现代高科技的支持下更加环保、方便等。本文着手于煤气化的研究，借助相应的软件进展仿真与分析，以求能在实际中更加充分利用煤资源。煤的气化是洁净煤技术领域的主要研究方向之一,备受各国学术界和工程界的重视。1.1.2煤气化方法: 由煤制取气体燃料，用于居民住宅、商业与工业，已有一百多年的历史了。然而，在第二次世界大战的年代里，由于发现

11、和取得了大量的天然气，人们对煤的气化的兴趣也就随之衰退。但是，近代由于能源紧X，又引起人们对它的注意，并致力于开拓新的煤气化方法。由煤制气，按煤气的热值分类有：高热值煤气。这种煤气与天然气或管道煤气一样，其热值为标。它的主要成分是甲烷和少量的一氧化碳、二氧化碳与氮气。高热值煤气一般可与天然气互换，可集中进展大规模生产，然后，并入天然气管网。因此，称为代替天然气SNG。特别适合于建立大型坑口煤气厂，煤气又需远距离输送，并有现存的天然气管网的国家和地区的需要。中热值煤气，这种煤气的热值为(标)。靠近此热值下限的煤气，其主要成分是一氧化碳和氢气，少量的二氧化碳。靠近此热值上限的煤气，除了含有一氧化碳

12、和氢气之外，尚需有一定数量的甲烷和其他烃类。由于中热值煤气燃烧迅速，火焰温度比天然气高，因而在机械制造工业上用途十分广泛。但是，它不能并入天然气管网，因为它的一氧化碳含量很高，不能与天然气互换。当然，这种缺陷可以采取一定得措施加以克制。然而它的主要用途，在于综合性的工业区和大规模的机械制造工厂和建立区域性的煤气厂，为大、中城市提供城市煤气。低热值煤气。通常的热值为标。它的可燃组分是一氧化碳和氢，然而这种一氧化碳和氢是被二氧化碳和氮气稀释了。燃用这种煤气，除非所用空气经过高度预热，否如此它的燃烧火焰温度是很低的，所以它的用途受到很大的限制2。从煤气化方法中分析来看，本文着手分析的适合挑选低热值煤

13、气法。1.2 气化炉结构1.2.1 移动床气化炉煤从移动床气化炉炉顶参加，并向下移动，从炉底进入的气化剂和1000000Pa的X围内。由于煤沿气化炉下移，而受炉底燃烧层上来的气体加热。这样就使得煤原料沿整个床层高度有一个温度分布。如图1-1所示。具体的温度值取决于各种因素，如气化炉的压力和煤的反响性等。然而，最重要的是进入炉内的水蒸气与空气或氧气之比。因为，水蒸气是用来限制炉内所能达到的最高温度的。因而，这个比值又决定了是采用干法排灰还是采用熔融状的湿法排渣。如果采用干法排灰，就得参加足够多的水蒸气，以达到灰渣熔融的温度。相反，如果要求湿法排渣液态排渣，水蒸气的数量就得大大减少。 图1-1气化

14、炉内温度分布图1-1是从长期的实验与实际生产实践中得出的气化炉内温度分布状况，对于FLUENT软件的仿真模拟很有价值，是对照参考，判断仿真模拟出来的结果是否与实际情况相符合。气化炉内温度线的走向是逐渐递增到逐渐递减。当煤料沿气化炉下移时，由于温度的变化引起了各断面上的煤原料发生相应的变化，从而显示出层次。如图1-2所示。气化炉简单分有：灰层、燃烧层、气化层、干馏层、枯燥层等，每层分布的反响物质是不同的，产生的反响也是不一样的，温度也是不一致的，这就与图1-1所表现的达成一致。 图1-2气化炉内分层不过，在实际过程中，分界面并不像图示那样整齐化一，而是犬牙交织，参差不齐的。炉顶枯燥层影响着煤的水

15、分蒸发。温度在C以上时，煤中可挥发的气体、油和焦油开始析出。所以称脱挥发分层或干馏层，再往下的区域就是脱挥发分后的半焦与燃烧层上升的气体和水蒸气发生气化反响层。在燃烧层中，气化后的剩余半焦燃烧，并与供入的水蒸气发生反响。最后，是灰渣冷却，即进入的空气和水蒸气与赤热的灰渣相遇，进展热交换，使灰渣冷却。由于煤气与煤原料逆流接触，煤气冷却，气化炉的出口温度为CC。显然，在这个温度下出来的粗煤气会含有一定数量的油、焦油和煤灰等，如不脱除，在后工段设备中冷凝，就会引起麻烦。为了便于煤气净化，有些移动气化炉，采用两段操作。即：一局部煤气直接从气化层抽出图1-2这样就提供了一股无焦油和油的煤气。其余局部煤气

16、带着热量进入上部料层，进展脱挥发和枯燥。这样即使净化炉顶煤气，由于体积减少，也变得容易一些。因此，可供选择的移动床气化炉有：干法排灰或液态排渣、单段或两段、常压或加压，用氧或用空气、采用原煤或型煤等之分。针对不同的加煤方法和不同的排灰方法、不同的气化剂、不同的操作条件和不同的原料等，在设计和选择气化炉时就有不同的考虑2。以上资料显示，气化炉内反响是分成的，各个阶段都是不一样的反响，所达到的条件都是不一样的，而且结果也是不尽一样，相当复杂，如温度场分布，就非常复杂，需要材料成分的调试。所以在以往的经验根底上，进一步更合理的仿真分析。在从试验到实际运用的过程中，为进一步掌握气化炉内具体情况，如温度

17、场分布、主要成分的质量分数等，从本文研究的最终目的，选择FLUENT软件作为分析工具2。1.3 FLUENT软件20世纪70年代以来,CFD技术因大型计算机的出现得以迅速开展。CFD技术相对于实验研究有其独特优势，如:研究本钱低，周期短，无实验仪器干扰，能够得到完整的数据，能将计算情况在计算机屏幕上形象地再现等。其工程应用对设备的设计与改造起到了重要作用。各种CFD通用软件的数学模型的组某某是以Navier-Stok。方程组与各种湍流模型为主体，再加上多相流模型、热烧与化学反响流模型与非牛顿流体模型等。著名的CFD通用软件有PHDENICS, Fluent,STAR-CD, CFX与NUMEC

18、A等。在这些众多的CFD软件中，FLUENT软件独占40%以上的市场份额，具有绝对的市场优势。FLUENT是常用的CFD软件，其广泛应用于流动、换热过程的研究。它包含丰富而先进的物理模型，具有建模迅速方便、求解精度高的特点7。1.3.1 FLUENT软件概述FLUENT是目前处于世界领先地位的商业CFDputational Fluid Dynamics计算流体动力学软件包之一。 FLUENT是一个用于模拟和分析复杂几何区域的流体流动与传热现象的专用软件。FLUENT提供了灵活的网格特性，可以支持多种网格。用户可以自由选择使用结构化或者非结构化网络来划分复杂的几何区域，例如针对二维问题支持三角形

19、网格或四边形网格；针对三维问题支持四面体、六面体、棱锥、楔形、多面体网格；同时也支持混合网格。用户也可以利用FLUENT提供的网格自适应特性在求解过程中根据所获得的计算结果来优化网格。FLUENT软件是目前市场占有率最大的CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩X围内的复杂流动。只要是涉与流动、传热、化学反响等工程问题，都可以用FLUENT来进展分析。FLUENT采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而能达到最优的收敛速度和求解精度。FLUENT提供丰富的物理模型、数值方法供用户选择，而且具有强大的前后处理功能，灵活的非结构化网络和基于解的自适应网格技术与成熟的物理模型，使FLUEN

20、T在航空航天、汽车设计、船舶、能源动力、化工、环境、电子、噪声、材料加工、生物医药、燃料电池等许多领域都有着广泛的应用4-6。1.3.2 程序的结构1.3.2.1 FLUENT程序软件包由以下几个局部组成：1GAMBIT用于建立几何结构和网格的生成。2FLUENT用于进展流动模拟计算的求解器。3PrePDF用于模拟PDF燃烧过程。4TGrid用于从现有的边界网格生成体网格。5Filters(Translators)转换其他程序生成的网格，用于FLUENT计算。1.3.2.2 FLUENT程序可以求解的问题FLUENT软件可以采用三角形、四边形、四面体、六面体与其混合网格。FLUENT软件可以计

21、算二维和三维流动问题，在计算过程中，网格可以自适应调整。FLUENT软件的应用X围非常广泛，主要X围如下：1可压缩与不可压缩流动问题。2稳态和瞬态流动问题。3无黏流，层流与湍流问题。4牛顿流体与非牛顿流体。5对流换热问题包括自然对流和混合对流。6导热与对流换热偶合问题。7辐射换热。8惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟。9用Lagrangian轨道模型模拟稀疏相颗粒，水滴，气泡等。10一维风扇、热交换器性能计算。11两相流问题。12复杂外表形状下的自由面流动问题。1.3.2.3利用FLUENT软件进展求解的步骤如下：1确定几何形状，生成计算网格用GAMBIT，也可以读入其他指定程序生成的网

22、格。2输入并检查网格。3选择求解器2D或3D等。4选择求解的方程：层流或湍流或无粘流，化学组分或化学反响，传热模型等。确定其他需要的模型，如：风扇、热交换器、多孔介质等模型。5确定流体的材料物性。6确定边界类型与其边界条件。7条件计算控制参数。8流场初始化。9求解计算。10保存结果，进展后处理等8-10。2. 移动床气化炉的仿真与分析2.1 数值模拟研究方法数值模拟根据计算流体动力学，利用相关微分方程，进展一定的假设，给出足够的初始条件和边界条件，应用计算机和特定的软件，对微分方程进展时间和空间离散，并作一定数量的迭代计算来逼近一个近似解。(1)中间气体状态为稳态、不可压缩的粘性流体；(2)忽

23、略中间气体热层面的波动与煤渣煤微粒的影响；(3)忽略温度对气体密度的影响，即为常数。2.1.2根本控制方程：1.连续性方程 2-1上式是定常流动的，式中：分别表示气体的密度，速度和i方向坐标 13。2.动量方程(N-S方程) 2-2式中：P为静压力；为层流粘性系数和湍流粘性系数之和；为重力加速度13。3.湍动能(K)方程 2-3式中：为湍流动能；为湍流动能耗散率13。4.湍动能耗散率()方程 2-4其中 2-5 2-6 式中：和分别为湍流黏度系数和有效黏度系数14。表1 模型中常数值Table 1 The constant of the model参数 取值5.能量方程 2-711式中：为比定

24、压热容；为气体温度；为有效传热系数；为X量表示的方向；为动力学黏度；为气体的密度14。2.2 利用GAMBIT建立网格要对气化炉内反响进展仿真模拟，在了解气化炉的根本结构与气化炉内的根本反响原理，加上对用来仿真模拟的软件了解，还有明确各种需要的方程，就开始网格划分、具体的模拟。如图2-1： 图2-1气化炉结构简图取上图一对称局部，作为研究分析对象，其中包含有：入口inlet、出口outlet、对称轴symmetry、炉壁wall。气化炉内反响的元素有：煤C、氧气、水蒸气、二氧化碳等，从入口进入炉内的有：煤、氧气、水蒸气、二氧化碳。2.2.1 参数确实定1入口，煤是常温状态进入，而气体混合物的初

25、始温度为500K，速率为0.1m/s；2中央气化区，温度至少达到1500K； 3出口，速率同比入口，温度达800K以上。进入炉中央就发生了相应的反响，主要是煤与氧气反响生成一氧化碳，煤与水蒸气反响生成一氧化碳和氢气，反响方程式如下： (2-8)反响区条件要求比拟苛刻，因温度至少要在1500K，需用气化炉内的搅拌器将反响物搅拌均衡，利于反响进展，并得到理想的结果。反响生成有：一氧化碳、氢气、少量二氧化碳，生成物经过气化区、干馏区、枯燥区从出口输出，速率与入口同步，而温度达到800K以上。 图2-2 图2-3设计好气化炉结构，确定好所选的气化炉一对称局部的坐标基准，生成坐标。开始在GAMBIT软件

26、工具上建立计算区域和指定边界条件类型，首先新建文件，如图2-2，选择FLUENT5/6类型，如图2-3，接着进展设定坐标，如图2-4，建立线段和面，如图2-5，再对线段和面划分网格，最后指定边界条件类型，在GAMBIT软件窗口上会形成形如图2-8的网格图，完成后保存后缀.msh格式的文件。 图2-4 图2-5 图2-62.3 利用FLUENT求解器求解2.3.1 显示网格打开FLUENT软件，读入.msh格式的文件，首先检查网格，如图2-7，设定网格尺寸，将网格改为设定的尺寸单位，然后显示网格，如图2-8。 图2-7检查网格图2-7所示是一步相当重要的步骤。图2-8气化炉其中一局部的网格 图2

27、-3是在FLUENT的菜单中点击FileReadCase，在相应目录下找到.msh文件，在点击GridCheck，检查网格，点击GridScale，完成后重新点击GridCheck，最后点击DisplayGrid显示的。图中边界设定明显，网格合理。2.3.2 仿真分析首先按图2-1气化炉内分层做个简单概述：型煤从煤锁处按规定速率落入气化炉内，而混合气化剂从入口进入气化炉，两者接触反响。入炉气化剂经炉箅均匀分布，自下而上通过灰床预热后，依次经过燃烧层、气化层、干馏层、枯燥层，最后到炉出口转变成煤气和局部未分解的水蒸气，炉内发生的化学反响错综复杂。1燃烧层 C+=+409469kJ/kmol(2-

28、9) C+ = 2-160773kJ/kmol (2-10)反响(2-9)在高温下进展速度极快，因此气化剂在该层的停留时间就比其它各层短得多，如果煤的活性高、灰份低、粒度小而匀，反响速度就更快，停留时间更短。反响(2-10)热力学研究认为，提高温度、降低压力，有利于生成CO。动力学研究明确，温度越高反响速度越快。燃料煤的活性对反响 (2-10)的影响较大，活性越高反响速度就越快。因此把煤的活性定义为使复原为CO的复原能力。2气化层-117858kJ/kmol (2-11)-74944kJ/kmol (2-12) +42915kJ/kmol(2-13)对反响(2-12)、(2-13)的热力学研究

29、明确，温度较高时，正向反响进展的比拟完全，当温度达到1000以上时可视为不可逆反响。动力学研究认为，反响(2-11)的反响速度常数随温度上升要比反响(2-12)快的多，所以提高温度可以相对降低而提高CO含量。对于反响(2-13)来说，因气体在炉内停留时间较短，达到平衡状态是不可能的，因此它受反响速度控制，提高温度有利于水蒸汽的进一步分解生成和12。在GAMBIT网格生成后，进入模型设定，材料属性设定，边界条件的设定，设定初始条件和其他求解控制参数设置等操作。1模型设定 顺次点击DefineModelsSolver，打开如图2-9，设定求解器，将空间设置为二维轴对称，即Space：Axisymm

30、etric轴对称空间。顺次点击DefineModelsEnergy，打开如图2-10，然后选择求解能量方程。顺次点击DefineModelsViscous，打开设置粘性模型的对话框，选择k-eqsilon湍流模型，面板将自动扩展成如图2-11.顺次点击DefineModelsSpeciesTransport&Reaction，打开对话框，进展组分输运与化学反响的模型设置。2 材料属性设定点击DefineMaterials，打开控制面板对话框，在材料面板中可以修改材料的性质。本文研究是混合物，有：煤炭、氧气、二氧化碳、水蒸气等混合反响，生成一氧化碳、氢气等，从中设定它们的性质。 图2-9设定求解

31、器 图2-10求解能量方程 图2-11设定湍流模型3边界条件的设定 点击DefineBoundary Conditions，打开边界条件设置面板。对各边界进展仿真设定，如入口、出口、对称轴等。对于具体设定按材料要求进展设定。4设定初始条件和其他求解控制参数设置顺次点击SolveInitializeInitialize，打开对话框进展设置。顺次点击SolveControlsSolution，打开对话框进展设置。顺次点击SolveMonitorsResidual，打开对话框，对收敛判据即残差值进展设置。设置完成之后，点击FileWriteCase，保存所做的所有设置。点击SolveIterate，

32、打开迭代控制对话框，进展设置，开始迭代计算。2.3.3 显示结果图2-7温度场分布图图2-7所示，是碳在气化炉内燃烧气化的温度场分布图，可以看出，温度是从入口inlet处逐渐升最高至气化炉中央的气化区，再从气化区最高逐渐降下来。这是由于在气化炉内有放热反响和吸热反响，碳与氧气的反响：与 均为放热反响，而且是释放出大量的热量，尤其是碳的完全气化燃烧，在入口处到气化炉中央气化区之间主要是这两个反响，故而温度逐渐的升高，至于后阶段是吸热反响：与 占主要反响，加上氧气的逐渐稀薄，放热反响停止，因此温度就降下了，出现图中情形很正常，这说明FLUENT软件仿真模拟的结果与实际情况相符合。图2-8 分布图图

33、2-8所示，是二氧化碳在气化炉内的分布图，可以看到，从入口inlet处到出口outlet处，其浓度是从近乎零逐渐增至最大，在逐渐的降低。由于气化炉内产生二氧化碳的主要反响有：与 这两个反响是放热与吸热反响，碳与氧气反响从不完全反响到完全反响，导致二氧化碳浓度在气化炉内的变化，到气化炉中央的气化区，碳与氧气反响放出大量热量，也慢慢地促使碳与水蒸气反响直至完全反响，所以在气化区二氧化碳的浓度达到最大，接下去由于氧气浓度的骤减，碳与氧气反响慢慢缓和下来，温度也慢慢的降下来，吸热的反响也减弱了，这样二氧化碳的浓度自然逐渐降低。证明FLUENT软件仿真模拟的结果与实际情况相符合。图2-9 CO分布图 图

34、2-9所示，是一氧化碳在气化炉内的分布图，可以看到，从入口inlet处直至气化炉中央的气化区间，一氧化碳的量近乎零，而经过气化炉中央的气化区后，一氧化碳的量剧增，慢慢的，充满了整个出口outlet处。出现这样的情况是因为在这炉内的反响生成一氧化碳的主要是:与 这三个反响，而这三个反响均为吸热反响，需要高温状态下，所以在气化区反响最为强烈，产生一氧化碳的量也为最多，再往气化炉顶处，温度逐渐降下来，没方法达到使一氧化碳继续反响下去的条件，因此，过气化区，一氧化碳的浓度越来越大，到干馏区、枯燥区，其量的变化不大。综合各方因素，FLUENT软件仿真模拟的结果与实际情况相符合。图2-10 分布图 图2-

35、10所示，是氢气在气化炉内的分布图，可以看到在入口inlet处氢气的量是最少的，随着往上进入炉中央的气化区，其浓度越来越大，量越来越多，直至枯燥区氢气量最多但枯燥区越接近出口，氢气越变越少了，与理论、实际上有差异，这是因为氢气主要是由这反响生成的，而这反响是一个吸热反响过程，又气化炉内的温度是从入口一直升高的，到中央气化区最高，在逐渐降低到出口outlet，所以很明显就知道在中央气化区反响最激烈，产生的氢气量也最多，在往上的话反响强度逐渐减弱。在这里还要考虑到氢气被氧化等，主要考虑氢气与氧气和碳的反响，由于氢气和氧气的反响是放热反响，而且气化炉越往上，氧气越稀薄，所以反响很难，再考虑碳和氢气的

36、反响，此反响需要特定的温度和催化剂，故也很难反响。综合更方面因素的分析，得出FLUENT软件仿真模拟的情况与实际符合。3. 结论与展望FLUENT在流体数值模拟方面具有不可比拟的优点，它不但使模拟精度提高、计算的前后处理规X，而且节省了大量程序编制工作，在气化炉的结构优化设计等研究中将得到广泛应用。 从显示结果了解到，温度场分布图，二氧化碳分布图，一氧化碳分布图，都与实际情况相符，而氢气分布图相对有点偏差，究其原因，是其控制参数的设定不够精准，加上气化炉内反响的复杂性与不稳定性，所以得出的结果与假设有点出入。这提示在今后仿真模拟过程要尽量多考虑实际情况中的状况参数。从整体上看，FLUENT软件

37、仿真模拟的最终结果来看，与实际状况相符合，在用于优化气化炉的运行参数，并为今后其内部结构的优化设计与改良方面奠定了根底。在气化炉的改良方面有望提高，目前，我国工业上的气化工艺存在效率低、污染环境严重等问题，亟需对现有设备和工艺进展技术改造和更新换代。国外技术如壳牌技术、德士古造气技术、鲁奇气化技术等工艺成熟可靠，但投资较大，引进费用较高。国内技术较成熟的有富氧连续气化和恩德粉煤气化技术。本文着手研究就是富氧连续气化技术优化，但这是一项有难度且迫在眉睫的攻关项目，希望能提升国产气化炉的技术水平和生产能力，填补此类技术国内空缺，形成实用技术。 在富氧连续气化技术的前景展望可了解到：(1)针对富氧气

38、化所生产的煤气中含量偏高这一特点，如能在设计时综合考虑，将过剩的提纯，可作为一种产品进展开发,增加企业效益；也可将一局部提纯后的配入富氧空气作气化剂送入炉内复原CO，降低蒸汽消耗(特别是蒸汽量不足时，是一个很有效的解决方法),变废为宝。(2)随着近几年来变压吸附(PSA)空分制氧技术的飞速开展，有效地克制了原来富氧气化深冷制氧投资大、制氧本钱高的缺点，富氧连续气化技术的普与和推广打下坚实的根底，也使此项技术更具有竞争力15。致谢从2009年9月正式接触这个课题的研究，确定课题研究方向，搜集资料，广泛阅读文献材料，与时练习熟悉FLUENT软件的操作，还有CAD软件的绘图操作和手工测绘以来，我得到

39、了专业教师们和身边同学们、朋友们的支持与帮助，很感谢大家，这里尤其要感谢我的指导教师吴龙博士，感谢他耐心详细地给我讲解课题，给我辅导FLUENT软件操作，还有制图的审核，由于我这课题在我校我专业比拟新，所以教师还帮助搜集提供材料并指导，非常感谢教师无私的帮助。从我进入课题研究时段后，吴教师一直都很细心的过问进展情况，还有对文献材料的理解提炼问题，假如有不懂，都能与时得到吴教师的指导，期间吴教师对我的每一个细节都会很严格的要求的，这让我在学得知识的同时也懂得如何处理好有关学术性问题的态度。吴龙教师这种治学严谨、对学生悉心教诲帮助等的精神让我敬佩，我很感谢教师在这方面对我的帮助与教育。本文是在吴龙

40、教师的悉心指导下完成的，此课题内容是我从未涉与到的知识，很陌生。从课题的提出分析到仿真模拟过程，再到论文成型与完善，都离不开吴龙教师的帮助与指导，非常感谢吴龙教师的支持。参考文献1 向银花 李海滨 房倚天 X建民 王 洋等 煤局部气化燃烧集成系统最优化模型与其求解 煤炭转化 2003年第04期2 李芳芹等 煤的燃烧与气化手册 化学工业 2005年3月 3 X济宇 林 驹 曾 才等 低活性劣质无烟煤的催化气化 煤炭转化 2001年第24卷第04期 4 于勇 FLUENNT入门与进阶教程 理工大学 2008年9月5 GAMBIT 2 Users Guide. FLUENT Inc., 20016

41、王福军 计算流体动力学分析CFD软件原理与应用M. ：清华大学， 20047 X 忠 黄振艺 基于FLUENT的热风炉蓄热室传热与操作制度研究 工业加热第37卷2008年第5期8 韩占忠 王 敬 兰小平 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 理工大学 2007年7月 9 陶文铨 计算传热学的近代进展 科学 P390395 200010 FLUENT6.0 Users Guide.Volume 15 Fluent Inc.11 薛伟锋 连铸过程中间罐内钢液流动特性模拟研究 钢铁技术 2007年03期12 X 斌 荆宏健 气化炉的优化操作探讨 大氮肥 1996年 第19卷第3期13 姚成军 徐明厚 FLUENT软件在焙烧炉设计中的应用 工业加热 2007年第5期第36卷 14 吴雨晨 闰小林 李俊国 曾亚南 李守章 1700板坯中间包温度场的数值模拟与其优化 某某理工大学学报(自然科学版) 2009年8月 第3l卷第3期 15 陈保庆 李智利 兰战营 李明智 富氧连续气化单炉系统优化小结 中氮肥 2004年5月 第3期