理论教育 多区温度模型设计与分析

多区温度模型设计与分析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:表4.5多区温度关联式中的系数图4.7为依据多区温度关联式所绘制的气化阶段各区温度之间的关系,图中T1-T2温度关系曲线和T1-T3温度关系曲线分别位于图中的Ⅰ和Ⅱ象限。二是图4.7中T1-T2温度关系曲线和T1-T3温度关系曲线都是二次曲线,即随着T1的增加将会导致T2和T3的增加更多,所以提高T1的温度能有效地提高炉内的整体温度。图4.7多区温度之间的关系T1-T2和T1-T3温度关系曲线;炉膛内温度分布示意图

多区温度模型设计与分析

由于传热模型较为复杂,且通过模拟发现现有的传热模型在应用于本工艺的综合模型中存在一定的误差,因此为提高计算准确度,本书依据实际测试的炉温数据提出了煤气化区、生物质气化区和稀相区的多区温度关联式,并在综合模型中应用这些关联式对炉内温度进行了模拟。

如图2.6所示,在炉膛的不同高度设置热电偶对炉内温度进行测量。其中,设置距炉底160 mm处的热电偶测量煤气化区焦炭气化温度,在模型中,该参数被定义为T1;距离炉底600 mm处的热电偶测量生物质气化区温度,在模型中该参数被定义为T2;距离炉底1 050 mm处的热电偶测量稀相区温度,在模型中该参数被定义为T3。根据实测数据可以拟合得到多区温度关联式。由于本书所研究的工艺包括气化阶段和燃烧阶段,因此其反应区各不相同,气化阶段包括煤气化区、生物质气化区和稀相区,燃烧阶段包括煤燃烧区和稀相区,不同反应区的温度关联式也各不相同,具体描述如下:

式(4.139)为气化阶段的生物质气化区与煤气化区温度之间的关联式。该式仅用于气化阶段,因为燃烧阶段不存在生物质反应区。式(4.139)中各系数取值见表4.5。

式(4.140)可表示气化阶段煤气化区和稀相区温度之间的关系,也可表示燃烧阶段煤燃烧区和稀相区温度之间的关系。在燃烧阶段和气化阶段式(4.140)中,各系数的取值不同,具体见表4.5。(www.daowen.com)

表4.5 多区温度关联式中的系数

图4.7为依据多区温度关联式所绘制的气化阶段各区温度之间的关系,图(a)中T1-T2温度关系曲线和T1-T3温度关系曲线分别位于图中的Ⅰ和Ⅱ象限。Ⅰ、Ⅱ象限分别指的是在这两个区间内的点总是纵坐标大于横坐标和总是横坐标大于纵坐标,即Ⅰ象限内T2值恒大于T1值,Ⅱ象限内T1值恒大于T3值。图4.7(a)说明了两个问题:一是在气化阶段的三个区域内,其温度关系是T3<T1<T2,图4.7(b)为据此所绘制的炉膛内温度分布示意图。理论上发生的气化反应是吸热反应,T2(生物质气化区)的温度不应比T1(煤气化区域)的温度高,而实际数据显示T2值更高。这可能是因为煤燃烧阶段产生了一定范围的热延展,在燃烧区域的上方出现了温度升高,这个温度升高区域正好处于气化阶段的生物质气化区,这对生物质气化是十分有利的。虽然这个热延展区域的特性不在本书研究的范围,但是对于该炉型而言,热延展区的产生机理,变化规律是十分重要的,需要在后续的工作中对其深入研究。二是图4.7(a)中T1-T2温度关系曲线和T1-T3温度关系曲线都是二次曲线,即随着T1的增加将会导致T2和T3的增加更多,所以提高T1的温度能有效地提高炉内的整体温度。

图4.7 多区温度之间的关系

(a)T1-T2和T1-T3温度关系曲线;(b)炉膛内温度分布示意图

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