氣體分布器在雙入口變換爐中CFD模擬研究及應(yīng)用.pdf

1、本文根據(jù)水氣變換催化反應(yīng)變換爐的氣相初始進(jìn)料的特點(diǎn)，采用計(jì)算流體力學(xué)方法對(duì)變換爐內(nèi)作流場可視化模擬。通過建立變換爐三維模型，分別討論了雙列葉片式氣體分布器和雙切環(huán)流式氣體分布器對(duì)變換爐內(nèi)流場的均布作用，模擬結(jié)果表明，兩種分布器對(duì)氣相初始分布有明顯改善和優(yōu)化，總體表現(xiàn)在在進(jìn)氣分布更加均勻、壓降更低、成本更低，有利于變換爐傳質(zhì)效率的提高。其中雙列葉片式氣體分布器對(duì)上爐膛的流場均布改善明顯，雙切環(huán)流式氣體分布器對(duì)下爐膛的流場均布改善效果明顯。

2、基于以上兩種分布器及其特點(diǎn)，分別優(yōu)化雙入口進(jìn)氣比及分布器側(cè)壁入口安裝高度的數(shù)據(jù)，結(jié)果表明:雙列葉片式氣體分布器當(dāng)安裝高度為Y3m，進(jìn)氣分流比為7∶5，壓力降為71Pa，出口處最大流速為9.91m/s，流場均布最佳;雙切環(huán)流式氣體分布器側(cè)壁進(jìn)口高度為4.3m，雙入口分流比為9∶3時(shí)，其壓力降為79Pa，出口最大流速為10.66m/s，均布效果最佳。
　　針對(duì)兩種分布器的優(yōu)缺點(diǎn)分別作了改進(jìn)設(shè)計(jì)。在水氣變換反應(yīng)爐中，如使用雙列葉片式氣體

3、分布器，可以選擇在分布器下封蓋開孔且加導(dǎo)流板的改進(jìn)設(shè)計(jì)安裝，可進(jìn)一步改善下爐膛流場均布;如選擇雙切葉片式氣體分布器，可以選擇在頂部進(jìn)氣口處增設(shè)導(dǎo)流板，或者在分布器下方合適位置安裝分布環(huán)，可以提高整個(gè)爐膛的流場均布。
　　在上述的模型中添加氣固相能量反應(yīng)模型、添加UDS多孔介質(zhì)模型做數(shù)值模擬，對(duì)以上的設(shè)計(jì)加以論證。模擬結(jié)果與Wei-Hsin Chen實(shí)驗(yàn)值基本相符。同時(shí)將該模型應(yīng)用于某化工廠變化爐中，所得CO轉(zhuǎn)化率接近且高于生產(chǎn)值。