煤炭清洁高效利用技术创新项目——大型气流床煤气化炉内湍流多相流动、传递与反应过程基础研究与工程应用

科技成果简介：

该项目得到了973计划(2004—2014)、国家863计划、教育部长江学者与创新团队发展计划及上海市重大科技计划的支持，解决了高温、高压、湍流多相流动条件下气化炉内的多相流动与复杂气化反应的交互作用这一科学问题，建立了气流床煤气化过程的数学模型，获得了气流床煤气化技术的放大依据。

关键技术及创新点：

（1）揭示了高温、高压下煤气化反应机理，获得了气化条件下煤中矿物质的组成、熔融性和粘度的变化行为及对煤焦气化活性的影响规律，构建了描述气化过程表观气化动力学模型,为建立气化炉数学模型奠定了基础。

（2）揭示了多喷嘴对置式气化炉的流场特征和撞击流驻点的偏移规律；发现了撞击流流动不稳定性，获得了轴对称撞击流和平面撞击流的流场形态及撞击面振荡规律；建立了气流床气化炉内颗粒停留时间分布模型。为多喷嘴对置式气化炉的大型化提出了判据，为操作优化和稳定运行提供了理论指导。

（3）构建了通过激发态自由基辐射空间分布定量表征射流扩散火焰高度的方法，开发了针对火焰的高分辨率紫外成像系统，获得了气化炉内三维温度场及火焰结构。获得了炉内颗粒物的宏观及微观结构、颗粒形态、行为特性及转化规律。为多喷嘴对置式水煤浆气化炉结构优化提供了理论支撑，成为多喷嘴对置式水煤浆气化炉大型化的主要判据，显著提高了气化炉耐火砖和喷嘴寿命。

（4））基于详细的物性、雾化和弥散、反应动力学、传热和传质以及颗粒和熔渣行为等模型建立了气流床煤气化过程三维稳态模型，对多喷嘴对置式水煤浆气化炉进行了优化模拟；基于气流床煤气化过程区域模型，建立了多喷嘴对置式气化炉降阶模型，为开展气化炉的动态模拟奠定了基础。

成果单位名称：华东理工大学、中国科学院山西煤炭化学研究所

联系人：华东理工大学

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