一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法
【专利摘要】一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，涉及气化炉运行参数检测。包括数据采集和计算输出，在接受采集的数据后，通过相应的数学计算式及守恒方程，计算并输出炉内的温度数据给现场操作人员，为其判断气化炉内气化过程及装置的运行状态提供参考。采用数学机理建模的方法建立气化炉的动态数学模型，根据数据采集系统接受煤质数据、装置参数及运行数据，通过在线求解数学模型的方法获得Shell气化炉炉内温度的软测量值。可以为操作人员提供及时与有效的炉内温度的信息，指导其更好得完成气化反应过程的优化与运行操作，克服由于Shell气化装置自身设计缺陷对生产过程及产品质量的影响。
【专利说明】
一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及气化炉运行参数检测，尤其是涉及根据工业现场采集的运行数据通过 事先建立好的模型在线求解炉内重要变量的一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测 量方法。
【背景技术】
[0002] Shell气流床煤气化技术由荷兰Shell国际石油公司于20世纪50年代开始研发，目 前已在德国、荷兰、意大利等多个国家建成并投入使用，是已经商业化的第二代煤气化技术 中最有竞争力的技术之一。
[0003] Shell煤气化技术的工艺流程主要包括磨煤干燥、加压输送、气化、除渣、除灰、湿 洗等单元，煤场的原料煤首先由带式输送机送入磨煤与干燥单元中研磨和干燥，之后依次 通过煤粉加压与输送单元内的常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳 将煤粉输送至气化炉煤烧嘴，在气化炉内与来自空分的高压氧气发生一系列反应，产生合 成气、飞灰与炉渣。其中，气化产物中的炉渣从气化炉底部以熔渣的形式流入渣池，在渣池 中被激冷分散后排出气化系统;气化产物中的合成气与飞灰由气化炉顶部送出，在激冷段 内被激冷压缩机送来的激冷气激冷至800~900°C，然后经合成气冷却器(废锅)进一步冷却 后送入干法除灰单元;合成气中夹带的熔融飞灰在之前的激冷段中由于温度的陡然降低会 发生固化，这些固化的飞灰在除灰系统中大部分被高温高压过滤器分离出合成气并送入飞 灰贮罐;经过干法除灰的合成气被分为两股，一股回到激冷压缩机作为激冷气，另一股进入 湿洗单元，待合成气中的卤化物被除去且飞灰含量进一步降低(〈lmg/m 3)之后再被分为两 股，一股送回激冷压缩机作激冷气，另一股作为最后的粗合成气给下游工段使用。
[0004]在目前Shell气化炉工业运行的过程中，由于炉内状况复杂、炉温较高等特点，导 致气化反应器内包括温度在内的众多变量无法直接测量，工业过程中的实际测量装置均处 于气化工艺中低温段，为此操作人员无法确定炉内的反应状况与反应温度的实时数据，致 使气化炉无法达到精细优化操作，实际表现为其开车运行周期短、故障频发等现象。鉴于此 种情况，在现有的生产条件下以低成本获得Shell炉内温度的实时数据就成为工业过程中 亟待解决的技术问题。
[0005] 目前，已有学者提出了与Shell气化炉同属气流床气化技术类别的多喷嘴对置式 水煤浆气化炉炉膛温度的软测量方法(参见中国专利申请号：CN201110001570.9 )，该方法 基于BP人工神经网络建立炉内模型，实现炉膛内温度信息的在线预测。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于，提供无需另外增加气化炉测点，在推算气化炉炉炉膛温度的 同时考虑到了炉内的化学反应和传热特性，使软测量结果能更实时准确地反映炉膛内温度 的真实值，帮助现场操作人员控制气化过程的一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测 量方法。
[0007] 本发明包括以下步骤：
[0008] 1)数据采集；
[0009] 2)计算输出；
[0010] 在接受采集的数据后，通过相应的数学计算式及守恒方程，计算并输出炉内的温 度数据给现场操作人员，为其判断气化炉内气化过程及装置的运行状态提供参考。
[0011] 在步骤1)中，所述数据包括入炉煤质数据、气化炉结构参数和气化炉运行实时数 据等;所述入炉煤质数据可由相关人员通过煤质分析获得;所述气化炉结构参数包括气化 炉高度、气化炉直径、气化炉水冷壁厚度等，所述气化炉结构参数可通过气化炉设计图纸获 得;所述气化炉运行实时数据可通过工厂DCS系统采集，所述气化炉运行实时数据包括进煤 量、进氧量、蒸汽量、载气(二氧化碳或氮气)量以及气化炉压力。
[0012] 在步骤2)中，所述计算并输出炉内的温度数据包括炉内的化学反应和炉内向外传 热的计算，以及炉温的输出整个软测量，具体方法如下：
[0013] (1)根据计算精度与计算速度的要求确定气化室个数；
[0014] (2)接收数据采集部分传来的本时刻气化炉运行数据；
[0015] (3)根据进料参数计算本时刻进入气化炉热解燃烧室内的煤粉发生热解及燃烧反 应的质量与能量平衡，其求解过程按下述表达式描述：
[001 6] ( Cg, i,0，Cp,j,0，T〇, U〇，pN〇，dp,0, ￡p,0, ￡g,0，P ) - f ( Tf eeding, x , Hlf eeding, x , dp, feeding , Pcoal )
[0017]式中Cg, i, 0代表热解燃烧室内气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢 气、一氧化碳、甲烧、氮气以及硫化氢七种物质，Cp, j, 0代表热解燃烧室内固相组分j的质量浓 度，其中j包括煤焦与灰分两种物质，To代表热解燃烧室温度，uo代表热解燃烧室内所有物质 的流速，pNo代表热解燃烧室内固体颗粒数，d P, 〇代表热解燃烧室内煤焦颗粒直径，eP, 〇代表 热解燃烧室内固相物质体积分数，eg,Q代表热解燃烧室内气相物质体积分数，P代表气化炉 操作压力，Tf eeding,x代表进入气化炉的x组分的温度，其中x包括煤粉、氧气、蒸汽、氮气、二氧 化碳五种物质，m feeding,x代表进入气化炉的x组分的质量流量，其中的x仍然包括煤粉、氧气、 蒸汽、氮气、二氧化碳五种物质，d P,feeding代表进入气化炉的煤粉颗粒的直径，P-代表进入 气化炉的煤粉密度。
[0018] (4)计算本时刻各气化室内物质发生气化反应时的质量与能量源项，其中的气化 反应速率(均相、非均相）由相关反应的动力学方程计算：
[0025]式中，代表第n个气化室内煤焦的非均相反应质量源项，i?,:?代表第n个 气化室内相关非均相反应m的反应速率，MS；="代表第n个气化室内灰分的非均相反应质 量源项，XAsh代表灰分在煤粉中的质量分数，代表第n个气化室内气相组分i的非均 相反应质量源项，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物 质，Xchar代表煤焦在煤粉中的质量分数，Me代表煤焦的摩尔质量，Ui,m代表组分i在化学反应m 中的化学计量系数，代表第n个气化室内气相组分i的均相反应质量源项，其中i包括 二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，代表第n个气化室内相 关均相反应m的反应速率，代表第n个气化室内所有固相组分的非均相反应能量源 项，A Hm代表化学反应m的反应焓，代表第n个气化室内所有气相组分的均相反应能 量源项。
[0026] (5)计算本时刻各气化室与炉壁的传热源项，包括气相对流传热与气固福射传热 两部分。
[0027] Qconv, n = Awa (Tn-Twal 1)
[0028] Q,山，二 ApleX-eJ:,,)
[0029] 式中，Q_v,n代表第n个气化室内的对流传热量，Aw代表对流传热面积，a代表对流 传热系数，Twall代表炉壁温度，T n代表第n个气化室内的温度，Qrad,n代表第n个气化室内的福 射传热量，AP代表辐射传热面积，0代表玻尔兹曼常数，e P代表炉内固体颗粒黑度，ewaii代表 炉壁黑度。
[0030] (6)建立本时刻各气化室的质量、能量守恒的动态方程式，并计算流速与颗粒数：
[0031] 气相质量守恒：
[0033]固相质量守恒：
[0035] 颗粒数：
[0037]气固两相能量守恒：
[0041] 式中，t代表时间，eg,n代表第n个气化室内气相物质体积分数，Cg, 1>n代表第n个气化 室内气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化 氢七种物质，L n代表第n个气化室的长度，uw代表第n-1个气化室内的物质流速，代表 第n-1个气化室内的气相物质体积分数，代表第n-1个气化室内气相组分i的摩尔浓 度，i仍然包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，u n代表第n个 气化室内的物质流速，eg,n代表第n个气化室内的气相物质体积分数，C P,j,n代表第n个气化室 内固相组分j的摩尔浓度，其中j包括煤焦与灰分两种物质，Cni代表第n-1个气化室内固 相组分j的摩尔浓度，j仍然包括煤焦与灰分两种物质，pN n代表第n个气化室内的固体颗粒 数，pNh代表第n-1个气化室内的固体颗粒数，CPl, n代表第n个气化室内气相组分i的比热 容，CPj,n代表第n个气化室内固相组分j的比热容，Cpi, n-i代表第n-1个气化室内气相组分i的 比热容，Cpj.u代表第n-1个气化室内固相组分j的比热容，Th代表第n-1个气化室的温度， Tn代表第n个气化室的温度。其余质量、能量与传热源项 、〇。。1",11、〇^,11的含义已在步骤四与步骤五中作过介绍，此处不再赘述。
[0042] (7)求解每个守恒方程关于时间的积分，输出本时刻气化炉各气化室温度的计算 结果，再重复步骤(2)~(7)以进行下一时刻炉内温度的计算。
[0043] 本发明基于实际应用的需要，根据气化炉内反应将气化炉分为一个热解燃烧室与 多个气化室串联的模型结构，且热解燃烧室与各气化室皆视为全混流反应器。气化室的具 体个数根据实际计算精度与计算速度的需要由用户自行设定，若要求计算精度较高则设定 较多的气化室个数，若要求计算速度较快则设定较少的气化室个数。
[0044] 经工业现场实验证明，本发明计算结果精度较高，计算速度也较快，具有很好的可 行性。此外，本发明根据气化过程机理建立模型，能够得出炉内多个位置温度的实时数据， 可以为工业现场操作人员控制气化过程提供参考，实现装置稳定生产，降低设备损耗。同 时，还能够对深入研究气化过程机理与进一步控制气化过程提供帮助。
【附图说明】
[0045] 图1为本发明的方法示意图。
[0046]图2为本发明对She 11气流床气化炉模型结构划分。
[0047]图3为本发明的操作流程示意图。
[0048] 图4为本发明实施例在10h内的工业测量值与模拟值的对照图。
【具体实施方式】
[0049] 本发明在实际应用时通过数据采集部分获得煤质数据、气化炉结构参数以及包括 进煤量、进氧量在内的实时运行数据，据此依次计算该时间段内的炉内煤粉与气化剂发生 各化学反应及传热的质量与能量守恒方程，最终得到该时间段内炉温的数据，再进行下一 时间段内的计算。操作人员可根据每一时刻计算得到的温度数据判断气化炉内气化过程及 装置的运行状态，这一过程如图1所示。
[0050] 本发明将气化炉划分为如图2所示的一个热解燃烧室与多个气化室串联的模型结 构，且热解燃烧室与各气化室皆视为全混流反应器。气化室的具体个数根据实际计算精度 与计算速度的需要由用户自行设定，若要求计算精度较高则设定较多的气化室个数，若要 求计算速度较快则设定较少的气化室个数。
[0051] 图3展示了本发明的大致操作流程，以下结合一气化炉实例进一步说明本发明的
【具体实施方式】。
[0052]实例选取河南能源化工集团下属某气化装置，其日处理煤量约2000t，反应器高度 为6.8米，直径为2.96m，反应过程产生大量的热，热量通过水冷壁强制循环移除，反应器设 计中压蒸汽产量为1 l〇t/h，装置进料煤粉采用C02输送，设计正常操作压力为3.8~4. OMPa， 气化温度约为1400~1600°C，碳转化率高达99%，产品气体中不含重烃，甲烷含量极低，合 成气中有效气(C0+H 2)含量可达85 %以上。
[0053]数据采集部分包括入炉煤质数据、气化炉结构参数和包括进煤量、进氧量在内的 气化炉l〇h内运行的实时数据，采集数据如表1~3所示。
[0054]表1煤质组成数据（％)
[0057]表2气化炉结构参数
[0059] 表3 lOh工业过程操作参数一览表
[0061 ]本方法具体步骤如下：
[0062] 步骤一:根据计算精度与计算速度的要求确定气化室个数。
[0063] 步骤二:接收数据采集部分传来的本时刻气化炉运行数据。
[0064] 步骤三:根据进料参数计算本时刻进入气化炉热解燃烧室内的煤粉发生热解及燃 烧反应的质量与能量平衡，其求解过程按下述表达式描述：
[0065] ( Cg, i,〇，Cp,j,〇，T〇, U〇，pN〇，dp,〇, ￡p,〇, ￡g,〇，P ) - f ( Tf eeding, x , Hlf eeding, x , dp, feeding , Pcoal )
[0066] 式中Cg, i, 〇代表热解燃烧室内气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢 气、一氧化碳、甲烧、氮气以及硫化氢七种物质，Cp, j , 〇代表热解燃烧室内固相组分j的质量浓 度，其中j包括煤焦与灰分两种物质，To代表热解燃烧室温度，u〇代表热解燃烧室内所有物质 的流速，pNo代表热解燃烧室内固体颗粒数，d P, 0代表热解燃烧室内煤焦颗粒直径，eP, 0代表 热解燃烧室内固相物质体积分数，eg,Q代表热解燃烧室内气相物质体积分数，P代表气化炉 操作压力，Tfeeding,x代表进入气化炉的X组分的温度，其中X包括煤粉、氧气、蒸汽、氮气、二氧 化碳五种物质，m feeding,x代表进入气化炉的x组分的质量流量，其中的x仍然包括煤粉、氧气、 蒸汽、氮气、二氧化碳五种物质，d P,feeding代表进入气化炉的煤粉颗粒的直径，P-代表进入 气化炉的煤粉密度。
[0067]步骤四：计算本时刻各气化室内物质发生气化反应时的质量与能量源项，其中的 气化反应速率(均相、非均相）由相关反应的动力学方程计算：
[0074] 式中，代表第n个气化室内煤焦的非均相反应质量源项，代表第n个 气化室内相关非均相反应m的反应速率，MSfX,代表第n个气化室内灰分的非均相反应质 量源项，XAsh代表灰分在煤粉中的质量分数，代表第n个气化室内气相组分i的非均 相反应质量源项，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物 质，Xchar代表煤焦在煤粉中的质量分数，Me代表煤焦的摩尔质量，Ui,m代表组分i在化学反应m 中的化学计量系数，了代表第n个气化室内气相组分i的均相反应质量源项，其中i包括 二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，尺fr代表第n个气化室内相 关均相反应m的反应速率，代表第n个气化室内所有固相组分的非均相反应能量源 项，A Hm代表化学反应m的反应焓，代表第n个气化室内所有气相组分的均相反应能 量源项。
[0075] 步骤五:计算本时刻各气化室与炉壁的传热源项，包括气相对流传热与气固辐射 传热两部分。
[0076] Qconv, n = Awa (Tn-Twal 1)
[0077] Qmd,"=Apa(efT；-ewaX all)
[0078] 式中，Q_v,n代表第n个气化室内的对流传热量，Aw代表对流传热面积，a代表对流 传热系数，Twall代表炉壁温度，T n代表第n个气化室内的温度，Qrad,n代表第n个气化室内的福 射传热量，AP代表辐射传热面积，0代表玻尔兹曼常数，e P代表炉内固体颗粒黑度，ewaii代表 炉壁黑度。
[0079]步骤六:建立本时刻各气化室的质量、能量守恒的动态方程式，并计算流速与颗粒 数： 「00801 ~相踣畺夺栢.
[0090] 式中，t代表时间，eg,n代表第n个气化室内气相物质体积分数，Cg, 1>n代表第n个气化 室内气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化 氢七种物质，L n代表第n个气化室的长度，uw代表第n-1个气化室内的物质流速，代表 第n-1个气化室内的气相物质体积分数，代表第n-1个气化室内气相组分i的摩尔浓 度，i仍然包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，u n代表第n个 气化室内的物质流速，eg,n代表第n个气化室内的气相物质体积分数，C P,j,n代表第n个气化室 内固相组分j的摩尔浓度，其中j包括煤焦与灰分两种物质，Cni代表第n-1个气化室内固 相组分j的摩尔浓度，j仍然包括煤焦与灰分两种物质，pN n代表第n个气化室内的固体颗粒 数，pNh代表第n-1个气化室内的固体颗粒数，CPl, n代表第n个气化室内气相组分i的比热 容，CPj,n代表第n个气化室内固相组分j的比热容，Cpi, n-i代表第n-1个气化室内气相组分i的 比热容，Cpj.u代表第n-1个气化室内固相组分j的比热容，Th代表第n-1个气化室的温度， Tn代表第n个气化室的温度。其余质量、能量与传热源项MC' MC、 凡、^^^^、^。。^、^^。的含义已在步骤四与步骤五中作过介绍以匕处不再赘述。
[0091] 步骤七:求解每个守恒方程关于时间的积分，输出本时刻气化炉各气化室温度的 计算结果，再重复步骤二至步骤七以进行下一时刻炉内温度的计算。
[0092] 上述步骤涉及微分方程的求解，计算过程通过XD-APC组态软件实现。图4为气化炉 正常运行情况下，求解得到的第四个气化室温度与工业现场测量值的l〇h数据对比图。由于 气化炉内温度无法直接测量，因此选择的工业现场测量值为进料氧煤比以及某一测温点温 度的变化情况，该测温点位于合成气输气管上，合成气经激冷之后流入输气管并通过该点， 由于激冷气温度变化范围不大，该点温度主要受气化炉内合成气温度的影响，因此从理论 上讲，该点温度以及氧煤比的变化趋势应与气化室温度变化趋势一致。
[0093] 从图中可以看到，气化室温度的模拟值(b)与氧煤比（c)、测温点温度(a)两个测量 值的变化情况非常吻合，这一结果证明了本发明方法能够满足炉内温度实时软测量的要 求。
[0094]本发明采用数学机理建模的方法建立气化炉的动态数学模型，根据数据采集系统 接受煤质数据、装置参数及运行数据，通过在线求解数学模型的方法获得Shell气化炉炉内 温度的软测量值。可以为操作人员提供及时与有效的炉内温度的信息，指导其更好得完成 气化反应过程的优化与运行操作，克服由于Shell气化装置自身设计缺陷对生产过程及产 品质量的影响。
【主权项】
1. 一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 数据采集； 2) 计算输出； 在接受采集的数据后，通过相应的数学计算式及守恒方程，计算并输出炉内的温度数 据给现场操作人员，为其判断气化炉内气化过程及装置的运行状态提供参考。2. 如权利要求1所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 在步骤1)中，所述数据包括入炉煤质数据、气化炉结构参数和气化炉运行实时数据。3. 如权利要求2所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 所述入炉煤质数据由相关人员通过煤质分析获得。4. 如权利要求2所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 所述气化炉结构参数包括气化炉高度、气化炉直径、气化炉水冷壁厚度。5. 如权利要求2所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 所述气化炉结构参数通过气化炉设计图纸获得。6. 如权利要求2所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 所述气化炉运行实时数据通过工厂DCS系统采集。7. 如权利要求2所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 所述气化炉运行实时数据包括进煤量、进氧量、蒸汽量、载气量以及气化炉压力，所述载气 为二氧化碳或氮气。8. 如权利要求1所述一种壳牌气流床气化炉炉膛温度的在线软测量方法，其特征在于 在步骤2)中，所述计算并输出炉内的温度数据包括炉内的化学反应和炉内向外传热的计 算，以及炉温的输出整个软测量，具体方法如下： (1) 根据计算精度与计算速度的要求确定气化室个数； (2) 接收数据采集部分传来的本时刻气化炉运行数据； (3) 根据进料参数计算本时刻进入气化炉热解燃烧室内的煤粉发生热解及燃烧反应的 质量与能量平衡，其求解过程按下述表达式描述： (Cg)i,o,Cp, j,o,To,u〇,pNo,dP)o, eP)〇,eg)〇,P) -f ( Tfeeding, x , Hlfeeding, x , dp, feeding , Pcoal ) 式中Cg, i, 0代表热解燃烧室内气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一 氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，CP, 代表热解燃烧室内固相组分j的质量浓度，其 中j包括煤焦与灰分两种物质，To代表热解燃烧室温度，U0代表热解燃烧室内所有物质的流 速，pNo代表热解燃烧室内固体颗粒数，d P, 0代表热解燃烧室内煤焦颗粒直径，εΡ, 0代表热解 燃烧室内固相物质体积分数，eg, 〇代表热解燃烧室内气相物质体积分数，Ρ代表气化炉操作 压力，Tiding, x代表进入气化炉的X组分的温度，其中X包括煤粉、氧气、蒸汽、氮气、二氧化碳 五种物质，minding, X代表进入气化炉的X组分的质量流量，其中的X仍然包括煤粉、氧气、蒸 汽、氮气、二氧化碳五种物质，dP, fding代表进入气化炉的煤粉颗粒的直径，praal代表进入气 化炉的煤粉密度； (4) 计算本时刻各气化室内物质发生气化反应时的质量与能量源项，其中的气化反应 速率(均相、非均相）由相关反应的动力学方程计算：式中，代表第η个气化室内煤焦的非均相反应质量源项，代表第η个气化 室内相关非均相反应m的反应速率，代表第η个气化室内灰分的非均相反应质量源 项，XAsh代表灰分在煤粉中的质量分数，代表第η个气化室内气相组分i的非均相反应 质量源项，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，Xchar 代表煤焦在煤粉中的质量分数，Me代表煤焦的摩尔质量，u1>m代表组分i在化学反应m中的化 学计量系数，代表第η个气化室内气相组分i的均相反应质量源项，其中i包括二氧化 碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七种物质，及=Η°代表第η个气化室内相关均相 反应m的反应速率，代表第η个气化室内所有固相组分的非均相反应能量源项，AHm 代表化学反应m的反应焓，代表第η个气化室内所有气相组分的均相反应能量源项； (5) 计算本时刻各气化室与炉壁的传热源项，包括气相对流传热与气固辐射传热两部 分； Qconv,η = AwCt(Tn_Twall) = 4'? Ul") 式中，Qranv,n代表第n个气化室内的对流传热量，Aw代表对流传热面积，α代表对流传热系 数，Twaii代表炉壁温度，Τη代表第η个气化室内的温度，Qrad, η代表第η个气化室内的辐射传热 量，ΑΡ代表辐射传热面积，〇代表玻尔兹曼常数，e P代表炉内固体颗粒黑度，ewall代表炉壁黑 度； (6) 建立本时刻各气化室的质量、能量守恒的动态方程式，并计算流速与颗粒数： 气相质量守恒：式中，t代表时间，eg,n代表第η个气化室内气相物质体积分数，Cg,i, n代表第η个气化室内 气相组分i的摩尔浓度，其中i包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烷、氮气以及硫化氢七 种物质，Ln代表第η个气化室的长度，uw代表第n-1个气化室内的物质流速，代表第n-1 个气化室内的气相物质体积分数，C g>1,η代表第n-1个气化室内气相组分i的摩尔浓度，i仍 然包括二氧化碳、水、氢气、一氧化碳、甲烧、氮气以及硫化氢七种物质，u n代表第η个气化室 内的物质流速，eg,n代表第η个气化室内的气相物质体积分数，Cp, j,n代表第η个气化室内固相 组分j的摩尔浓度，其中j包括煤焦与灰分两种物质，Cm,η代表第η-I个气化室内固相组分 j的摩尔浓度，j仍然包括煤焦与灰分两种物质，ρΝη代表第η个气化室内的固体颗粒数，ρΝη 代表第η-1个气化室内的固体颗粒数，CPi, η代表第η个气化室内气相组分i的比热容，Cp j, "代 表第η个气化室内固相组分j的比热容，CPi,代表第n-1个气化室内气相组分i的比热容， CPj,^代表第η-I个气化室内固相组分j的比热容，Τη代表第η-I个气化室的温度，Tn代表第 η个气化室的温度； (7)求解每个守恒方程关于时间的积分，输出本时刻气化炉各气化室温度的计算结果， 再重复步骤(2)~(7)以进行下一时刻炉内温度的计算。
【文档编号】C10J3/72GK105930666SQ201610267960
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】曹志凯, 解泰瓅, 周华, 江青茵, 师佳
【申请人】厦门大学