三通道德士古气化炉冷态数值模拟

王雪飞，周俊杰，杨厚乐，耿豪伟，鲁亚龙

(郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001)

气化炉作为煤气化技术的核心设备，研究对象主要为燃烧室，研究方法分为为实验研究与数值模拟研究。叶正才等[1]对德士古气化炉进行了二维的数值模拟研究，采用对氨基苯碘酸和T-萘酚两者反应指数作为考察混合效果指标，湍流采用Stand k-ε。代正华等[2]采用对四喷嘴气化炉进行了数值模拟和实验研究，模拟采用空气作为介质，湍流采用Realizable k-ε。于海龙等[3-4]对一种新型气化炉进行冷态数值模拟，湍流采用Stand k-ε，气固耦合采用Euler-Lagrange模型。刘升等[5]对Texaco气化炉进行数值模拟研究，湍流采用Realizable K-ε湍流模型，气固耦合作用采用Euler-Lagrange模型，粒子轨道采用随机轨道模型。娄彤等[6]对单和多喷嘴气化炉内冷态流场进行了实验和数值模拟研究，采用空气作为介质，Stand k-ε模型。可以看出冷态数值模拟研究主要侧重于将煤粒离散化，使用DPM模型，气相湍流模型一般采用Realizable k-ε或Stand k-ε，主要考察指标为流场分布和煤粒停留时间，但往往未明确提及或忽略了喷嘴多通道结构对气化炉内流场的影响。本文对三通道简化喷嘴的德士古进行了冷态流动、湍流混合、颗粒停留时间进行了模拟，研究了中心氧配比对流场混合效果、颗粒停留时间的影响，是粉煤气化炉热态研究的基础。

1 研究对象及边界条件处理

本文选用texaco气化炉作为研究对象。该气化炉包含顶部三通道喷嘴，和燃烧室。中心和外环为氧气进口，中间进口为水煤浆进口，并对顶部喷嘴进行了简化，保留喷嘴预混腔部分，其结构参数如图1所示。……