基于壳层法的黄陵气煤低温热解数值模拟

作     者：王奇 杜美利 WANG Qi;DU Meili

作者机构：西安科技大学化工学院西安710054 

出 版 物：《煤炭转化》 (Coal Conversion)

年 卷 期：2024年第47卷第4期

页      面：23-31页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080702[工学-热能工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41672154) 

主　　题：黄陵气煤 低温热解 挥发分 壳层法 数值模拟 

摘      要：针对煤热解过程模拟难以兼顾预测能力和计算量的问题,通过壳层法与Ergun公式分别对网格单元及动量方程进行简化,同时采用水分蒸发模型、煤热解动力学模型、焦油裂解模型与控制方程结合的方法对黄陵气煤低温热解过程进行数值计算,建立了一种计算速度快且能够较好地预测煤样内部温度、气体速度、挥发分产率分布的一维瞬态模型。该模型模拟的各挥发分产率与实验结果基本吻合,误差不超过14%;低温热解模拟过程可在47 min内快速计算完成。利用该模型分析了低温热解过程中煤样内部多物理场的变化规律及其对热解进程、产物分布的影响。研究发现,水分蒸发吸热导致煤样内层升温较慢,从而迟滞热解反应的进行并增加热解反应时间;水蒸气、焦油和热解气生成速率决定气体速度,气体速度对焦油裂解反应影响显著,气体速度越小,焦油裂解越快,即从煤样外部到内部发生焦油裂解反应的概率越高;升温速率是影响热解气和焦油产率的重要因素,升温速率越低,热解越充分,挥发分所代表的热解气与焦油产率越高;煤样粒度对热解气和焦油产率的影响较小。