基于双组分PDF 模型的GSP气化炉数值模拟

GSP气化炉是国内最近引进的西门子公司开发的粉煤气化技术，由于对其炉膛内气固反应流动特性认识不足，运行中出现耐火砖烧穿、合成气含灰过高等问题。利用数值模拟方法，采用双组分 PDF 模型耦合湍流-化学反应、随机轨道法耦合湍流-颗粒运动，针对GSP气化炉内多相反应流场建立三维数值模型。计算结果与实验值及文献计算结果一致，表明该模型可用于GSP气化炉的模拟计算。研究发现，炉膛内流场主要分为旋转射流区、内回流区、外回流区和管流区。高温区位于发生氧化反应的旋转射流区和内回流区上部，而外回流区和管流区主要发生还原反应，温度较为均匀；炉膛高度1/3位置处为高温火焰直接冲刷处，在运行时需重点考虑该位置的热防护。