循环推流式固定化微生物反应器内部流场数值模拟与结构优化

设计一种循环推流式固定化微生物反应器,并利用Fluent软件对不同结构的反应器内部流场进行了数值模拟,得到反应器内流场多相流的速度分布云图和速度矢量图,揭示了不同结构反应器内流体的流动状态。通过对数值模拟的结果进行分析,得出曝气头安装高度为580mm时,反应器内流体流动更流畅,气提效果更好。通过对循环推流式固定化微生物反应器进行实验验证,证实仿真结果与实验结果吻合。     

气升式环流反应器数值模拟方法选择及导流筒高度影响

气升式环流反应器(ALR)是一种结构简单,混合传质效率较高的新型多相流反应器。现已广泛应用于化学工程、生物工程和冶金行业中。开发高效的新型气升式环流反应器具有切实的现实意义。本文通过CFD数值模拟的方法,对反应器内部流动状态进行模拟,并与冷模实验得到的数据对比分析。在数值模拟过程中考察了不同湍流模型以及相间作用力对模拟可靠性的影响。在冷模实验的基础上,利用数值模拟的方法分析了不同导流筒高度对反应器流体力学性能的影响。结果表明所建立的二维CFD模型可以定性地反映反应器内部的气含率分布。升力模型的引入可以使反应器内部气体的径向分布与实际情况更为接近,RNG模型对高雷诺数下反应器内气含率的波动有较好的响应。较短的导流筒可以得到较高整体气含率。     

流化床-气流床耦合反应器中煤气化特性

利用化工动力学软件CHEMKIN建立了流化床-气流床耦合反应器等效网络模型,在φ300 mm反应器中的煤气化实验结果基础上,充分考虑耦合反应器不同区域物料间两相流动、传质传热,对耦合反应器各部分流体力学特征以及耦合反应器中不同区域的化学反应进行了分析。利用模型对飞灰的碳转化率、耦合反应器的碳转化率、耦合反应器内温分布及物料停留时间进行计算,结果表明,流化床耦合气流床反应器后,气流床可将出口飞灰碳转化64.1%,实现了耦合反应器对飞灰的再气化;耦合反应器煤气化系统的碳转化率由单独流化床的84.9%提高到92.2%。     

径向流反应器流场分布的数值模拟分析

径向流反应器是一种高效节能反应器。为了深入研究四种不同流动类型的径向流反应器的流场分布特征,在验证模拟可行性的基础上,引入多孔介质模型,运用FLUENT软件对不同类型的径向流反应器内的流场进行数值模拟。在边界条件设置一定时,模拟分析四种类型径向流反应器内分流流道与集流流道间的压降沿轴向的变化程度,结果说明:离心流动的流体分布均匀度优于向心流动,П型离心的径向流反应器内部流场分布最均匀,其次是Z型离心流动、П型向心流动、Z型向心流动。     

物流分布对板翅式制氢反应器性能的影响

建立了板翅式制氢反应器中的三维数学模型,并采用此模型对反应器内部的温度分布进行了数值计算,并且和实验结果相结合,对不同方式的燃烧气流分布的效果进行分析。计算和分析结果均表明:燃烧气流分布均匀与否对反应器性能的影响较大,通过改进气体分布可以有效地改善反应器内部的温度分布及反应性能。     

CFD方法在固定床反应器传热研究中的应用

固定床反应器是一种常见的化学和生化反应器,由于内部结构十分复杂,固定床内的局部流动和传热过程研究一直是一个颇具挑战性的问题。有效参数法是长期以来固定床传热研究的常用方法,但是由于对固定床内温度场缺乏准确的了解,目前为止许多基于有效参数法的传热模型的普适性仍然存在问题。计算流体力学（CFD）的数值模拟方法是近年来应用于固定床流动和传热研究的一种新的研究方法,它通过数值方法求解流动和传递的微分方程组而获得流场和温度场。CFD数值模拟方法能够提供精确的局部流动和传递信息如速度分布、压力分布、温度分布、组分浓度分布等。本文综述和分析了CFD方法在固定床反应器的流动和传热研究领域的最新进展,讨论了CFD方法在该领域的应用前景。     

高浓度电除尘器入口封头气固两相流动的近流线数值模拟

利用近流线数值模拟方法,采用与大型高浓度电除尘器入口封头原型完全相同的1∶1的几何模型,详细真实地模拟了入口封头及其内部具有复杂结构的预除尘角钢和两层开孔达数万个的气流分布板.采用可实现性k-ε模型和随机颗粒轨道模型,对其气固两相流动进行了数值计算,得出了气相速度分布、颗粒浓度分布和流动阻力分布特性.计算结果与工业性试验数据进行了比较,两者吻合较好,提出并证明了利用近流线数值模拟方法可以详细真实地模拟高浓度电除尘器入口封头内部结构及其气固两相流动.计算和试验结果均表明,所研究的高浓度电除尘器入口封头,其出口处气流分布为中间区域偏低,四周区域偏高;其预除尘效率约为27.6%左右,其流动阻力高达766Pa.     

热等离子体裂解丙烷制乙炔数学模拟

为了对反应器的停留时间进行合理优化,将旋转弧等离子体反应器视为一维平推流反应器网络模型,结合裂解反应动力学模型与反应器流动模型,采用CHEMKIN-PRO对丙烷的裂解过程进行数值模拟,用于分析热等离子体反应器内丙烷的裂解过程中产物的浓度分布及温度分布情况。反应动力学模型分别采用均相反应动力学模型和非均相反应动力学模型。模拟结果表明,包含结焦模型的非均相反应动力学模型与实验结果表现出更好的一致性,随着反应器长度的增加,乙炔浓度存在最佳点。通过降低反应器的停留时间至1.0 ms以下,能有效提升C_2H_2收率。     

气化炉激冷室中多相流动过程模拟与结构优化

气流床煤气化技术是煤炭清洁利用的重要手段之一,气化炉作为气流床煤气化的核心设备,通常分为燃烧室和激冷室两部分。其中,下降管-上升管结构的激冷室在煤气化装置中广泛应用。本工作采用数值模拟的方法对激冷室中的气液两相流动进行研究,分析了激冷室中出现合成气从黑水管串气问题的原因,并针对串气问题提出了三种激冷室结构改进方案：延长黑水出水口(结构A);向下延长上升管(结构B);靠近黑水出口管方向,在上升管上增加挡板(结构C)。模拟结果表明三种改进方案均能够避免串气问题。此外,还对不同结构激冷室黑水池中液固两相流进行了数值模拟,研究激冷室结构对不同粒径灰渣颗粒带出率的影响,结果表明,结构C的激冷室灰渣带出率最小,其次为结构A,这两种结构方案适用于对滤饼无回收利用的情况;相比原始结构,结构B对粒径≤20μm的颗粒带出率较高,大颗粒带出率降低,更适合对滤饼中残碳回收利用的情况。     

环形分布器的流场分析

环形分布器是改善列管式固定床反应器壳程流体均布性能的重要构件。文中采用实验和数值模拟相结合的方法对环形分布器的流体流动特性进行了研究,分析了影响环形分布器流体均匀分配的基本因素,提出了3种改善环形分布器流场均布性能的手段,为优化环形分布器的结构参数和操作参数提供参考和帮助。     

Shell煤气化工艺优化之商榷

分别从煤气化过程的8个系统论述了Shell煤气化工艺的系统作用、工艺流程和技术优势；对除渣系统、干法除灰系统、水处理系统以及合成气冷却器的取舍等方面提出了工艺设计改进方案和建议。比较了Shell煤气化工艺与德士古水煤浆气化工艺，结果表明，Shell煤气化技术煤种适用性更广，气化显热利用率更高；炉膛和烧嘴使用寿命更长，控制系统和连锁控制更完善。     

粉煤加压气化装置仪表系统设计

简述了粉煤加压气化工艺流程,介绍了粉煤制备和输送的安全、粉煤的流量测量及粉煤输送系统的顺序控制等,提出采用先进的电容式质量流量计来控制粉煤的输送这一新型设计方案,业已通过了中试的考核。     

煤等离子气化反应器的火用分析

等离子煤气化技术是煤气化的潜在技术,降低煤等离子气化反应器的能耗是该反应器系统优化的重要方面。文中给出了煤等离子气化的工艺过程及煤等离子气化反应器装置的结构形式,通过进行煤等离子气化反应器系统的热力学分析,得出该反应器系统的火用分析模型,分析火用损失产生的原因,提出降低火用损失的措施,改进后的反应器系统采用顺、逆流多级热传递及原料预热等热量利用方式。实验结果表明,改进后的反应器系统的火用损失由改进前的629.4 kJ/kg下降为472.3 kJ/kg,减少了24.9%,为系统优化提供依据。     

煤气化制氢装置为炼油厂供氢方案研究

分析了目前我国炼厂对氢气的需求和来源,比较了不同氢气来源的竞争力,对煤气化制氢装置进行了技术方案研究和经济测算,探讨了煤气化制氢装置为炼厂供氢的可能性.     

Application of catalysts to coal gasification processes. Incentives and perspectives

There are several processes used for coal gasification, but these have three characteristic types of reactors — moving-bed, fluidized-bed and entrained phase. Design and comparison of different processes and reactors is possible if kinetic data relevant to technical performance of processes are available. The state of reaction kinetics of the non-catalysed and catalysed steam-carbon reaction as the basic coal gasification reaction is discussed. Catalysts only have effects on gasification rates in the temperature range of chemical reaction or pore diffusion control. Furthermore the increase in reaction rates by catalysts can also be reached without using catalysts. Therefore the application of catalysts seems not to be attractive in conventional gasification processes because the advantages (less coal and oxygen consumption and lower heat losses) are compensated by their disadvantages (additional costs, side effects). Only such processes in which a temperature increase is limited for different reasons does the application of catalysts have significant advantages. Such processes are the allothermal gasification using nuclear heat and processes leading to synthetic natural gas (SNG).     

低阶煤热解-气化-燃烧TBCFB系统模拟及优化

三塔式循环流化床（TBCFB）是基于低阶煤分质转化利用理念开发的新型工艺系统,包含热解、气化及燃烧三个主反应器。提出了采用半焦颗粒代替石英砂作为循环热载体的新工艺,并使用Aspen Plus建立了基于半焦颗粒的TBCFB系统模拟流程,寻求系统内物料转化和能量利用的适宜操作条件。结果表明,只需燃烧40%的热解半焦,即可满足低阶煤在600℃热解和60%的热解半焦在800.9℃进行水蒸气气化所需热量;与石英砂或高温灰相比,利用热容较高的半焦颗粒作为循环介质可以显著降低热载体循环量,与原煤质量比仅为5.5。综合气化产物组成、低热值和冷煤气效率等指标,适宜的水蒸气与反应半焦质量比为1.5。上述模拟结果对半焦循环TBCFB新技术的工业应用具有一定指导意义。     

浅析流化床生物质与煤共气化技术方案

针对生物质能源难以单独气化的问题,探讨了生物质与煤共气化的互补性技术方案;介绍了生物质的物理性质和气化特性;论述了灰融聚流化床粉煤气化技术的特点和工艺流程;提出了在灰融聚流化床粉煤气化的基础上进行生物质与煤共气化技术方案,对存在的问题提出了相关解决措施。     

Coal Gasification in Moving Bed Reactor with a Draft Tube

1 INTRODUCTIONMany different types of reactors,for example,fixed bed,moving bed,fluidized bed and spoutedbed,have been used in industrial production and laboratory in research studies.Althougheach of these coal gasifiers has its own specific advantages,there exists,generally speaking,certainwaste gas in product gas because of the direct burning of coal with oxygen or air to provide heatneeded in the endothermic process of coal gasification in gasifiers.A new type of moving bed     

煤炭气化技术浅析

介绍了几种主要煤气化技术的发展情况,评述了各煤气化技术的优缺点,煤种适应性,各自的煤气质量和应用领域,工业化放大的不同特点,气化效率的不同,对环境的不同影响等。可为计划上马煤化工项目的用户选择气化技术提供参考。     

现代煤化工设计煤质确定方法的探讨

设计煤质数据是现代煤化工项目中重要的设计基础,直接影响到项目能否稳定运行。本文根据神华煤化工项目的建设经验,提出了原料煤设计煤质确定的程序方法。目前煤化工项目常用的煤气化技术包括:干粉气流床气化技术、水煤浆气化技术、固定床碎煤加压气化技术及流化床气化技术。根据不同气化技术对煤质的不同要求,归纳出了在煤化工项目确定设计煤质过程中所需的煤质分析项目。在煤样的采集与分析工作过程中,采集的煤样具有代表性是保证获得典型煤质数据的前提。文中根据项目配套的煤源矿井所处的生产阶段不同,提出了不同的煤样采集方案包括采样地点、煤样类型、采样质量、煤样粒度及采样方式等。同时对后续煤样制备与分析及最终数据校核工作进行了探讨。