報告書番号

W96003

タイトル（和文）

２Ｔ／日石炭ガス化炉内現象の数値解析－炉内固気二相流解析－

タイトル（英文）

NUMERICAL ANALYSIS OF GAS-PARTICLE TWO-PHASEFLOW IN A 2 T/D COAL GASIFIER

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

石炭ガス化炉の最適設計，特性評価，長期安定運転のためには，炉内の速度分布，微粉炭粒子挙動などの炉内現象を詳細に把握することが重要である。しかし，石炭ガス化炉内は，高温高圧雰囲気のため，計測が困難であり，炉内現象の詳細な把握が困難である。これに対し，数値解析は，任意の位置の物理量の予測が可能である。本研究では，数値解析により石炭ガス化炉内シミュレーションを行い，測定の困難な炉内現象を詳細に予測，解明し，スケールアップ時の設計支援，長期運転に伴うトラブル予測あるいは炉内監視技術への適用を目的としている。本報告書では，石炭ガス化炉内現象数値解析の第一段階として，対流伝熱や物質輸送を支配する炉内流動，微粉炭反応や炉壁への灰付着を考慮する上で不可欠な粒子挙動に注目し，当研究所の２Ｔ／日石炭ガス化炉を対象とした固気二相流解析を行い，粒子の炉内流動への影響，壁面付着位置，炉内滞留時間などを明らかにした。

概要 （英文）

A NUMERICAL ANALYSIS OF GAS-PARTICLE TWO-PHASE FLOW IN A 2 T/D COAL GASIFIER WAS CARRIED OUT, AND THE GAS VELOCITY PROFILE AND PARTICLE TRAJECTORY WERE PREDICTED. THE EFFECT OF PARTICLESON GAS FLOW PROVIDES SEVERAL RECIRCULATION ZONES IN THE GASIFIER REDUCTION ZONE. THESE RECIRCULATION ZONES AFFECT THE RESIDENCE TIME OF PARTICLES AND THE TEMPERATURE PROFILE IN THE GASIFIER, AND ARE VERY IMPORTANT IN GASIFIER SCALE-UP. IT IS CLEAR THAT MOST OF THE PARTICLES FED INTOTHE COMBUSTOR ARE FOUND AT THE BURNER HEIGHT ON THE WALL COATING WITH THE MOLTEN SLAG. IN THIS ANALYSIS, ALL PARTICLES IMPINGING ON THE WALL STICK TO IT, BUT IN FACT SOME PARTICLES ARE REFLECTED. CONSEQUENTLY, ITIS NECESSARY TO ESTIMATE THE PROLABILITY OF PARTICLE REFLECTION EXPERIMENTALLY. THE RESIDENCE TIME OF PARTICLES IS AN IMPORTANT FACTOR DOMINATING THE GASIFICATION REACTION OF PULVERIZED COAL IN THE GASIFIER, AND DEPENDS ON THE PARTICLE DIAMETER AND DENSITY. THE RELATIONSHIP BETWEEN RESIDENCE TIME AND PARTICLE DIAMETER/DENSITY IS EXPLAINED PRIMARILY BY THE BALANCE OF FLUID RESISTANCE, GRAVITY, AND BUOYANCY.

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