基于CPFD方法的流化床生物质气化数值模拟

• 作者: 任喜熙 陈祁 杨海平 张世红 王贤华 陈汉平
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 生物质 气化 数值模拟 CPFD 流化床
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 能源和环境工程
• 页码范围: 5763-5773
• 页数: 10页
• 分类号: TK6
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200613

摘要

基于计算颗粒流体动力学（CPFD）建立了三维鼓泡流化床水蒸气-空气混合气化的数值模型，并进行了模型验证，结果表明模拟和实验具有良好的一致性。在该模型的基础上，研究了气化炉内气体分布以及温度分布；同时探究了生物质属性（颗粒粒径、含水率、种类）以及操作条件（气化温度、床料高度）对气化特性的影响。结果表明，生物质颗粒粒径对气化性能的影响存在一个最优值，平均粒径为0.6 mm是最佳的；较高的含水率会降低可燃气体产量，不利于气化反应的进行；四种生物质中，锯末气化的效率最高、可燃气体产量最大、气体热值最高，稻壳仅次于锯末但其碳转化率高于锯末；提高气化温度可以增加可燃气体的比例、提高气化效率；而初始床层高度的变化可以改变H2/CO的比例。本实验为生物质水蒸气/空气气化提供了理论参考，有助于生物质原料的选取和处理，也有助于气化炉的放大和优化。