气化炉灰渣比(合成气携带走的飞灰与沉积至壁面的熔渣的质量比)是影响后续合成气净化设备寿命的关键因素,优化烧嘴偏转角度是控制气化炉灰渣比的有效方法。采用数值模拟方法,研究了HNCERI(Huaneng Clean Energy Research Institute)气化炉一段四烧嘴偏转角度对气化炉灰渣比、壁面渣层及耐火材料的影响。数值模拟结果表明,烧嘴偏转角度由0°增加至4.5°,灰渣比由2.0降低至0.8,液态渣层平均停留时间减少31.5%。偏转角度增加,渣口位置液/固态渣层厚度均增加;H=4.45~5.07 m位置固态渣层厚度下降,液态渣层厚度则增加。液态渣层流速与黏度呈负相关,与厚度呈正相关,液态渣层厚度主要受流速和颗粒沉积率影响。偏转角度增加,烧嘴平面上方耐火材料表面平均温度升高,烧嘴平面下方耐火材料表面平均温度降低,偏转角度为3.5°时耐火材料需要承受的最高温度取得最低值。在有效降低灰渣比前提下,为减少气化炉堵渣、渣层脱落和耐火材料烧蚀概率,HNCERI气化炉烧嘴偏转角度建议取3.5°。
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