低变质煤微波热解数值模拟研究

• 作者: 兰新哲 吴雷 周军 周晶晶 宋永辉 张秋利 梁坤
• 来源期刊: 煤炭转化
• 学科: 工学
• 关键词: 数值模拟 微波热解 场分布 煤样位置 低变质煤
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: 研究与开发
• 页码范围: 20-28
• 页数: 9页
• 分类号: TQ530.2
• 字数: 4917字
• 语种: 中文
• DOI: 10.19726/j.cnki.ebcc.202004003

摘要

采用COMSOL Multiphysics软件对低变质煤微波热解过程进行了数值模拟分析,研究了微波功率、热解时间和煤样位置对微波炉腔体内电场和煤样温度场的影响,以模拟最优工艺条件进行热解实验,并对产物收率和组成进行了表征分析.结果表明:微波功率和煤样位置对腔体内电场和煤样温度场影响十分明显;热解时间对腔体内电场几乎没有影响,而对煤样温度场影响较大.微波腔体中电场强度、煤样的升温速率和热解终温都随微波功率的增大而增大.在腔体中心靠近波导3 cm的位置(-3 cm)时,煤样处在高温区域的面积最大,热解终温最高.数值模拟低变质煤微波热解的最优工艺条件为微波功率700 W、热解时间1800 s和煤样处于-3 cm位置.在此条件下进行热解实验,其产物兰炭、煤焦油、热解水和煤气的收率(质量分数)分别为70.25％,3.99％,5.31％和20.45％,其中,煤焦油中轻质油含量为37.43％(质量分数),煤气中"富氢"气体组分含量为53.02％(体积分数).