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《太原理工大学》 2011年
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分级给氧气流床气化炉动态特性的仿真研究

王艳玲  
【摘要】:煤炭是我国的主要一次能源,其转化利用是我国经济发展的主要支柱。以气化为基础的煤基多联产系统及能源梯级综合利用技术是实现可持续发展的重要保障,并为低碳经济与二氧化碳减排和通向氢能经济奠定了基础。煤气化设备——气化炉的工作性能对能源的转化利用效率有着非常重要的影响。 本文以分级给氧气流床气化炉为研究对象,综合小室模型和区域模型的特点,采用“小室模型”建模方法,按炉内两相流流动特性区域,结合质量守恒、化学反应动力学原理和能量守恒等基本定理,建立了分级气化炉的“小室核-环”动态数学模型。为了达到从实际真实地反映分级气化炉的工作特性,在所建模型中详细考虑了挥发份的析出及燃烧、碳的燃烧、水煤气反应、变换反应、二氧化碳还原反应和甲烷化反应等多个均相和异相反应在内的化学反应动力学特征以及炉内气固两相流的流动特性。 虚拟仪器软件Labview是一种开放式的、有丰富的图形功能和数学计算及分析功能的软件。本文以Labview为平台搭建了分级给氧气流床气化炉的动态仿真系统,对其进行动态仿真研究。首先,利用Labview强大的数学计算和分析功能,对所建动态模型进行静态稳定计算以验证其可信度。然后,在确保其可信度的条件下,对分级气化炉进行动态仿真试验,研究分级气化在氧煤比、煤浆浓度及二次氧气流扰动下的动态特性,并给出各个参数扰动下的煤气组分及有效成分含量和气化温度的阶跃响应曲线。通过对仿真结果的计算分析,证明该动态模型具有一定的可靠性,可以用于评价和优化分级气化的操作参数,并为其自动控制系统的开发和工业操作提供理论依据。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TK175

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