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基于格子理论方法的煤炭地下气化过程中污染物的迁移模拟

发布时间:2013年09月08日 字体大小:【

课题二、基于格子理论的煤炭地下气化过程中污染物的迁移模拟
课题编号:U2013090801
课题描述:
          煤炭地下气化就是将处于地下的煤直接进行有控制地燃烧,通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。煤炭地下气化除了产生H2COCH4等有效可燃组分之外,还将产生苯、萘、酚、多环芳烃等有机物。气化过程中污染物通过周围岩层裂隙迁移,气化后,燃空区污染物随地下水流迁移,因此研究煤炭地下气化过程中地下水污染物的迁移具有很强的现实意义,但是煤炭地下气化在地下密闭环境中进行,如果直接检测具有一定的困难,因此需要用间接方法进行检测。
          格子Boltzmann 方法是介于流体的微观分子动力学模型和宏观连续模型之间的介观模型,兼具二者的优点。由于地下岩石和土壤等均属于多孔介质,因此,可以设置种子数、孔径宽度、固化群的半径、润滑角等参数,来对应不同的地下水迁移介质。选择适当的格子Boltzmann方法处理地下水污染物流动的基本模型和边界处理格式。
知识结构要求:
          1、掌握了格子Boltzmann方法的原理及Fortran语言;
          2、基本学科涉及:高等数学、煤气化、化工原理、流体力学、计算机语言、传热学以及反应工程等。
研究平台:
          1、煤炭地下气化综合实验系统。实验系统占地约260平米,其中实验装置占地约220平米,集中控制室面积约40平米。主要有:地下气化模型实验炉体(长4.5m×1.2m×1.67m)、煤气净化系统、废气焚烧系统、数据采集系统、实验控制系统、煤气组分分析系统、污染物测定系统、煤炭热解实验系统、煤气加压输送系统、变压吸附系统、一氧化碳变换系统、甲烷化反应器、脱碳系统、换热及热计量等系统;
          2、主要仪器设备:气相色谱仪、热重分析仪、比表面积与孔径测定仪、自动量热仪、水蒸气发生器、热式气体流量计、间歇式高压釜、索氏萃取仪、烘箱、反应器底部循环泵、湿式流量仪表、电加热器、加氢改质实沸点蒸馏装置、红外光谱仪等。
课题费用:2万元。
课题目标

         1、建立煤块干燥、热解和气化的数学模型;

         2 、基于有限体积法的模型求解程序;

         3、实验验证模型的有效性,同时给出优化方案。

         4、至少发表一篇EI检索的论文;每年至少1篇中文核心;

         5、最终完成1份课题研究报告,每季度提交1份研究进度报告。

研究时间:
          20139月~20157
指导老师:雍玉梅  >>
课题负责人:张潇丹 >>
课题组成员:           ;           ;            


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