电弧等离子体炬为辅助热源的煤气化的数值模拟——两相化学反应湍流的数值模拟

中国具有丰富的煤炭资源，但煤炭利用效率低、环境污染严重，为提高煤炭利用效率，降低燃煤环境污染必须发展煤气化这种煤的“洁净转化技术”电弧等离子体炬为辅助热源的煤气化技术有反应速度快、反应程度高、煤种适应范围广、对环境友好等一系列优点，是一种较为新颖、由前途的煤气化技术。在对现有的化学反应湍流数值模型的总结和研究的基础上，本文对其详细过程描述和机理的数值模拟进行了研究，具体工作包括：研究、消化吸收俄罗斯等离子煤气化的先进理论和经验，分析等离子煤气化一维计算程序，并使用此程序计算分析一种中国煤的气化过程和结果；使用STAR-CD的煤燃烧计算模块对一种等离子体煤气化反应器内部流场进行数值模拟，根据计算分析结果对反应器进行了优化设计，并对不同进口条件下的流动情况进行了计算分析；对煤气化的化学反应湍流作了初步探索研究，使用不同的化学反应模型对这种湍流流动进行了模拟。模拟结果表明：新型反应器的热效率和煤气化率与原反应器相比都有所提高；详细的三维数值模拟可以用于反应器设计的优化；不同的化学反应湍流模型会对湍流的数值模拟结果造成不同的影响，这需要进一步探索。