水煤漿氣化技術及數值模擬計算方法（簡體書）

《水煤漿氣化技術及數值模擬計算方法》開發了三通道多級內混撞擊式水煤漿氣化噴嘴，開發了新型多入口水煤漿氣化爐，並系統介紹了水煤漿氣化技術的數值模擬計算方法，並對工業爐及新型水煤漿氣化爐進行了冷、熱態數值模擬計算，證實了該數值模擬計算方法的可靠性和優越性。．

《水煤漿氣化技術及數值模擬計算方法》開發了三通道多級內混撞擊式水煤漿氣化噴嘴，開發了新型多入口水煤漿氣化爐，并系統介紹了水煤漿氣化技術的數值模擬計算方法，并對工業爐及新型水煤漿氣化爐進行了冷、熱態數值模擬計算，證實了該數值模擬計算方法的可靠性和優越性。

第1章 緒論
引言
1.1 國外開發概況
1.1.1 德士古水煤漿氣化技術的開發概況
1.1.2 道水煤漿氣化技術的開發概況
1.2 國內開發概況
1.2.1 國內早期開發
1.2.2 西北化工研究院中試
1.2.3 魯南化肥廠工業示範裝置
1.3 各種煤氣化工藝比較
1.3.1 Texaco水煤漿氣化技術
1.3.2 道化學公司水煤漿氣化技術
1.3.3 Shell煤氣化技術
1.3.4 魯奇循環流化床煤氣化技術
1.3.5 固定層常壓氣化技術
1.3.6 魯奇塊煤加壓氣化工藝
1.3.7 UGI煤氣化工藝
1.4 目前水煤漿氣化工藝存在的技術難題
1.4.1 氣化噴嘴
1.4.2 高壓煤漿泵
1.4.3 噴嘴與氣化爐結構的配置
1.4.4 氣化爐的設計和數值模擬計算方法
1.4.5 氣化爐運行參數計算軟件
1.4.6 氣化機理研究
1.4.7 向火面耐火磚
1.4.8 排渣
1.5 若干建議
1.5.1 開展冷模試驗
1.5.2 開展不同原料的氣化試驗
1.5.3 開展氣化爐數值模擬計算方法的研究
1.6 本書的工作內容
1.6.1 新型噴嘴的開發
1.6.2 新型噴嘴霧化過程試驗研究
1.6.3 新型水煤漿氣化爐的開發和冷態數值模擬
1.6.4 新型水煤漿氣化爐冷態試驗研究
1.6.5 現場工業爐氣化過程的數值模擬和試驗研究
1.6.6 對水煤漿氣化爐氣化過程數值模擬
1.6.7 在新型氣化爐中對不同原料氣化過程的數值模擬
1.6.8 小型多功能氣化實驗台的設計

第2章 水煤漿氣化噴嘴的開發
引言
2.1 水煤漿霧化噴嘴開發現狀
2.2 新型內混撞擊式水煤漿氣化噴嘴的開發
2.2.1 噴嘴的設計計算
2.2.2 新型水煤漿槍的總體結構
2.3 本章小結

第3章 新型水煤漿氣化噴嘴霧化性能試驗研究
3.1 霧化試驗測試系統
3.2 實驗用噴嘴型號和各部件結構尺寸
3.3 實驗用霧化工質和霧化介質的性質
3.4 實驗結果和數據分析
3.4.1 霧化工質流量對霧化的影響
3.4.2 氣耗率對霧化的影響
3.4.3 中心管噴嘴出口直徑對SMD的影響
3.4.4 霧化工質噴嘴出口截面對SMD的影響
3.4.5 外環管噴嘴開孑L直徑和開孑L數目對SMI）的影響
3.4.6 霧化頭開孔直徑和開孔數目對SMD的影響
3.4.7 中心管和外環管氣化劑流量配比對SMI）的影響
3.5 理想噴嘴結構的選擇和實驗測試
3.6 本章小結

第4章 新型水煤漿氣化爐的開發和冷態數值模擬
4.1 水煤漿氣化爐的型式
4.1.1 Texaco水煤漿氣化爐
4.1.2 道水煤漿氣化爐
4.1.3 多噴嘴對置式水煤漿氣化爐
4.2 新型水煤漿氣化爐的開發
4.3 水煤漿氣化爐冷態流場數值模擬的控制
4.3.1 數值模擬計算的基礎
4.3.2 計算物理模型的描述
4.3.3 連續相三維流動的控制方程
4.3.4 流場內三維顆粒濃度分佈的模擬
4.4 多噴嘴對置式水煤漿氣化爐冷態流場數值模擬
4.4.1 氣化爐內速度分佈
4.4.2 壓力分佈
4.4.3 湍流混合強度
4.4.4 湍流動能分佈
4.4.5 顆粒平均停留時間
4.5 新型水煤漿氣化爐冷態數值模擬
4.5.1 爐側噴嘴入口位置的影響
4.5.2 爐側噴嘴入口角度的影響
4.6 多噴嘴對置式氣化爐和新型水煤漿氣化爐的對比
4.7 本章小結

第5章 新型水煤漿氣化爐冷模試驗研究
引言
5.1 冷模試驗測試系統
5.2 試驗測試結果
5.2.1 爐側噴嘴入口位置的影響
5.2.2 爐側噴嘴入口角度的影響
5.3 本章小結

第6章 現場工業爐氣化過程數值模擬和試驗研究
引言
6.1 氣化模擬的控制
6.1.1 計算對象的物理模型
6.1.2 二維流動的控制方程
6.1.3 輻射模型
6.1.4 水分蒸發的處理
6.1.5 揮發分析出模型
6.1.6 焦炭燃燒模型
6.1.7 邊界條件的處理
6.2 數值模擬計算的結果
6.2.1 氧碳原子比對氣化的影響
6.2.2 煤漿濃度對氣化的影響
6.2.3 壓力對氣化的影響
6.2.4 溫度和濃度分佈
6.2.5 流場分佈
6.3 現場工業爐運行數據
6.3.1 開車增壓過程運行數據
6.3.2 正常運轉工業爐運行數據
6.4 本章小結

第7章 新型水煤漿氣化爐氣化過程數值模擬
引言
7.1 計算的物理模型和數學模型的控制
7.2 各參數對氣化影響的數值模擬計算結果
7.2.1 爐側噴嘴入射角對氣化的影響
7.2.2 氧碳原子比對氣化的影響
7.2.3 煤漿濃度對氣化的影響
7.2.4 壓力對氣化的影響
7.2.5 不同爐頂和爐側煤漿流量對氣化的影響
7.2.6 不同爐頂和爐側氧氣流量對氣化的影響
7.3 多噴嘴對置式與新型氣化爐氣化數值模擬結果的對比
7.3.1 流場分佈
7.3.2 溫度分佈
7.3.3 粗煤氣組成等
7.4 本章小結

第8章 不同原料氣化過程的數值模擬
8.1 目前國內焦水煤漿開發現狀
8.2 目前國內油水煤漿開發現狀
8.3 焦水煤漿氣化過程數值模擬
8.3.1 氣化爐內溫度分佈
8.3.2 氣化爐內各種物質濃度分佈
8.3.3 氣化爐出口粗煤氣組成等
8.4 油水煤漿氣化過程數值模擬
8.4.1 氣化爐內溫度分佈
8.4.2 氣化爐內各種物質濃度分佈
8.4.3 氣化爐出口粗煤氣組成等
8.5 本章小結

第9章 小型多功能熱態氣化實驗台的設計
引言
9.1 小型多功能熱態氣化實驗台系統
9.2 氣化爐本體結構
9.3 取樣裝置和測孔
9.4 下降管
9.5 異型耐火磚結構
9.6 本章小結

第10章 全書總結及進一步工作展望
10.1 本書總結
10.2 本書的創新點
10.3 進一步研究工作展望
參考文獻．

8.2 目前國內油水煤漿開發現狀
煤作為燃料最重要的問題之一是如何提高其燃燒效率和降低環境污染。煤漿燃料能節約能量并對環境有利。但油煤漿的黏度太高，只可節省部分的油；水煤漿雖然可節省更多的油，但單位體積熱能低，而且其制備要求使用揮發分較高的煙煤。況且用水煤漿作為替代燃料時，噴嘴霧化器和燃油鍋爐必須重新進行設計，使得水煤漿不能廣泛作為工業規模用油的代用品。為了提高煤漿燃料的熱值和降低其著火點，有人研究過甲醇煤炭（CCS）等，但其成本過高，因而不能令人接受。近年來，人們又開始著眼于另一種煤漿——油水煤漿技術（COW）的研究，因為它能在一定程度上改善以往煤炭的一些缺陷。這種油、煤、水三元混合燃料是加拿大O.T rass和G.Papach ristodou lou提出的。他們在利用油團聚方法從廢煤流或尾煤中回收煤的過程中提出這一想法，進而制備出COW燃料。據資料顯示，目前，澳大利亞煤氣公司也已試驗成功制成COW，國內這方面的研究才剛剛起步。
用燃料油、細磨煤粉和水組成的新型三元混合燃料作為未來的一種潔凈燃料是很有希望的。此合成燃料是一種加入不同量的水和少量分散劑、乳化劑的分散在燃料油中的煤的濃漿，與現行的取代燃料如油煤漿和水煤漿相比，有以下優點：①由于燃料油的加入，使得油水煤漿比水煤漿具有較低的燃點。②由于燃燒中有微爆炸和水一汽過程存在，使油水煤漿有良好的燃燒效率，并且對于鍋爐和噴嘴都有較低的黏度。③油水煤漿是把含少量分散劑和乳化劑的輕油或重油加到煤在水中的分散體系中組成濃漿，用于油水煤漿的顆粒遠遠小于油煤漿和水煤漿中煤的顆粒粒度。這一特性使油水煤漿不僅可以直接用于燃油鍋爐，而且能夠替代柴油機用的柴油。④油水煤漿是適用于通過噴嘴霧化的懸浮液一乳化混合物。在燃燒過程中能產生微爆炸和水一汽，這些效應結合在一起使油水煤漿成為高熱值燃料。⑤油水煤漿作為工業燃料，燃燒效率高，微粒煤煙少，環境污染小。⑥水煤漿的制備要求使用揮發分較高的煙煤，而油水煤漿的研制可擴大煙煤種使用范圍，可采用揮發分較低的無煙煤等，為我國煤炭資源的綜合利用開拓新途徑。
COW由油、水、煤3種成分與微量添加劑組成。根據煤漿外相成分，又可分為油基與水基兩種。其含煤量一般都在35％～50％，水的含量不低于15％（由于外相的不同，其含量也會有較大的變化）。目前，有資料顯示，與油煤漿及水煤漿相比，這種三元混合燃料具有易點燃、熱值高、節省用油、黏度較低等優點。而且由于其內相為兩種物質（煤和另一種液體），其穩定性機理有所變化，穩定因素也有所增加。