输运床煤气化炉内气固流动规律及气化反应机制的研究

输运床煤气化技术具有适应我国煤种（尤其是高灰份、高灰熔点）、高转化效率、高处理量等特点，对IGCC发电、联产具有重要意义，在未来洁净能源计划中占重要位置。但该项技术被国外高度封锁，国内还未见成功应用的案例，许多基础性科学问题还未破译。本申请拟探索格子Boltzmann方法与多尺度方法的集成机制，拓展C3M模型的适用性，建立输运床煤气化过程中复杂气固流动及煤气化反应模型，揭示高浓度、高气速、高循环倍率条件下的流动规律及反应机制。探索基于树结构方法、同伦算法的多场耦合的高效数值计算方法。建立三维动态输运床反应器数值计算平台。并在已有试验装置上，探索不同原料及操作条件对流动及气化反应的影响机制。通过试验与模拟的互验，改进模型，完善试验。本申请将为输运床煤气化技术的发展提供理论和认知方面的支撑。

输运床煤气化技术具有适应我国煤种（尤其是高灰份、高灰熔点）、高转化效率、高处理量等特点，对IGCC发电、联产具有重要意义。本项目采用理论模型分析、数值仿真模拟与关键过程试验验证相结合的研究方法，对煤与焦的热解-气化特性进行了试验研究，获得了基础反应动力学数据，修正了C3M模型，探索了高温、高压条件下输运床内的反应动力学机理，探索了多相流格子玻尔兹曼方法与多尺度方法的耦合途径，建立了输运床内流动与反应的数理模型。实现了网格自适应划分的功能，构建了具有大范围收敛特性的高效数值计算框架。建立了输运床煤气化的三维动态数值计算平台，完成了对输运床内关键部件及循环回路的数值建模及试验验证。受权发明专利1项、实用新型3项、软件著作权1项，发表论文23篇(SCI 13篇/EI 20篇)。研究成果为输运床煤气化技术的研发奠定了基础。