在采取生物质与煤复合串行气化过程综合数学模型对该工艺进行研究之前,首先需要确认模型的准确性。在进行模拟之前,首先应将一些基础数据输入模型中,其具体数据见表5.1。
表5.1 模型中输入的数据
续表
*该模型设定的床高为2 m,但是具体到密相区、稀相区的每个反应区间高度是随着B/C的值而变化的,本表中的各区域的高度数据是B/C=4时的参数。
图5.1所示为模拟值和实验结果之间的比较。实验和模拟是在相同的条件下进行的,其中,温度为900~1 000℃,S/B=1.36,B/C=4。实验条件下,该温度是指煤气化段的实测温度,即最底部的热电偶所测温度,模拟中密相区煤气化、密相区生物质气化和稀相区的温度各不相同。这里的温度是指密相区煤气化。在模型中输入该温度值,可计算出对应的密相区生物质气化和稀相区的温度。
从图5.1中可以看到,虚线是实验结果;实线是模拟结果。实验结果和模拟结果中各物质随温度变化的趋势一致,但是具体数值存在一定差异。产生误差的原因有以下几个方面:(www.daowen.com)
(1)在实验过程中,由于现场情况复杂而且条件有限,因此可能导致测量结果不准确。
(2)在实验中,燃烧阶段与气化阶段的切换过程中无法避免燃烧阶段的N2和O2进入气化阶段,而这部分气体在模型中无法显示出来。
(3)该模型的建立过程中,使用了很多经验公式,虽然这些公式已被前人验证能得到准确的结果,但是难免会有误差。
(4)在数值计算中,时间步长和空间步长的设置都会影响到结果的准确性。
图5.1 模拟值和实验结果之间的比较
总的来说,模拟结果与实验值之间能够较好地吻合。这表明本书所建立的模型能较好地反映炉内的状态并准确预测气化产物。
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