高压煤气化激冷射流参数测试方法研究

论文摘要

煤气化技术作为一种洁净煤技术得到了越来越广泛的应用和不断的发展。SHELL煤气化技术是目前世界上最先进的煤气化方法之一。为提高煤气产量、降低成本,将原来的合成气激冷技术改为水激冷。水激冷技术在干粉气化炉上没有发现有工业应用。要实现工业上的应用需要研究高温高背压条件下水的射流过程,由于高温高背压条件下的射流参数没有成熟的公式进行计算,因此需要通过实验的方法来测定。射流参数一般包括射流锥角、射流速度场和粒径分布。本文中所做的是与激冷工艺紧密相关的射流锥角和射流速度场方面的研究。根据激冷工艺要求,构建高温高背压射流实验测试系统,并就射流锥角和速度场的测试做了详细讨论。实验采用摄像法利用相机拍摄射流过程的图片,然后对图片处理得出射流锥角的大小;利用PIV测量射流速度场的分布。实验结果表明:水的射流形状较为规则,边界几乎没有出现畸变,采用简单的图片处理方法提取数据,减小了复杂处理过程中的实验误差。利用PIV测量了射流过程的速度场,水的反光性在某些区域是足以满足对示踪粒子的一些要求的。实验中发现,随着喷射压力及背压的的提高,CCD所得粒子图片相关处理后的速度矢量图质量呈现低-高-低的趋势。这是因为随着压力增加水的雾化效果增强,粒子数增加,测量区间粒子信息增加,到达一定程度后压力继续增加后由于粒子浓度太大给CCD的识别及相关处理带来困难。针对粒子浓度高这一测量难题,可以采用提高分辨率和投入示踪粒子来解决。另外,在喷嘴的出口附近粒子分散性不好,浓度太大而且相互粘接,采用提高分辨率的方法并不能起到很好的效果,建议采用其他方法测量。喷嘴出口附近喷雾中心区反光性太强,采用将水染色的方法降低中心区域反光性而又保留了边缘的粒子信息,起到了比较好的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内玩研究现状
• 1.3 本文的主要工作和内容安排
• 2 高温高背压实验系统的构建
• 2.1 系统构成与功能
• 2.2 子系统的组成与功能
• 2.3 实验系统性能检验
• 2.4 实验系统操作程序
• 2.5 本章小结
• 3 高背压射流主要特性参数测试方法
• 引言
• 3.1 射流雾化锥角的测试方法研究
• 3.2 射流速度的测试方法研究
• 3.3 本章小结
• 4 全文总结与建议
• 4.1 全文总结
• 4.2 进一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 研究生期间参与课题