Shell煤氣化爐水冷壁煤灰渣破碎脫離特性研究.pdf

1、Shell煤氣化工藝(SCGP)有諸多優(yōu)點，也得到很大的推廣與應(yīng)用，但同時也存在許多問題，特別是合成氣冷卻器積灰問題，致使水冷壁表面腐蝕，冷卻器傳熱效率降低，對工藝造成安全危害。在各種除灰方式中機械振打除灰方式可以適應(yīng)高溫高壓的復(fù)雜環(huán)境并且可以有較高的除灰效率。本文以振打除灰為研究背景，運用實驗手段和數(shù)值計算方法，探究了煤灰顆粒從壁面上冷態(tài)脫落的機理與過程，為后續(xù)的熱態(tài)脫落實驗或是煤灰脫落破碎的微觀研究提供了一種研究思路和方法，也為振打

2、除灰裝置的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。
　　首先，分析了煤灰顆粒在爐內(nèi)的受力情況，包括煤灰顆粒在流場中的作用力，煤灰顆粒之間的作用力，壁面與煤灰顆粒之間的作用力；介紹了振打除灰的作用機理，要將吸附在壁面上煤灰顆粒從壁面上脫落下來，要滿足兩個條件，即要通過振打提供外力使煤灰顆粒受到的法向外力大于其受到的法向吸附力或是切向力大于其受到的摩擦力，據(jù)此建立了煤灰脫落的力學(xué)模型。
　　其次，自主設(shè)計了一套振打除灰的實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)包括振打沖擊單元

3、、煤灰層模型單元、監(jiān)測測量單元；觀察總結(jié)了煤灰脫落的現(xiàn)象，并探究了不同大小沖擊力以及不同煤灰層厚度對振打除灰實煤灰脫落破碎的影響。結(jié)果表明在小沖擊力作用下，煤灰脫落呈現(xiàn)“分層現(xiàn)象”和“分階段現(xiàn)象”，并且沖擊力越大，階段之間界限越模糊，而在大沖擊力作用下這種現(xiàn)象不明顯；沖擊力越大，煤灰顆粒脫落的質(zhì)量越靠近前幾次振打沖擊；相同的振打沖擊力作用下，煤灰層厚度越大，脫落的煤灰質(zhì)量越集中于前幾次沖擊；最小有效沖擊力和最大有效從沖擊力均隨煤灰厚度的

4、增加而較小。
　　最后，對金屬板與煤灰層結(jié)構(gòu)在沖擊作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進行了數(shù)值計算，進而分析了煤灰層特性和振打方式對煤灰脫落的影響。計算結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)的響應(yīng)是縱向振動和橫向振動的疊加；當(dāng)載荷頻率為10Hz、68Hz、86Hz和172Hz時，結(jié)構(gòu)響應(yīng)較大，其中當(dāng)頻率為68Hz時響應(yīng)最大，對煤灰脫落最有利；煤灰層厚度和密度分別增加時，結(jié)構(gòu)的最大位移響應(yīng)，最大速度響應(yīng)以及最大加速度均變??；另外，沖擊時間增加時，結(jié)構(gòu)的最大位移響應(yīng)增加，最大