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开放课题
煤炭地下气化过程计算机模拟及仿真系统的研究

发布时间:2013年09月11日 字体大小:【

课题四、煤炭地下气化过程计算机模拟及仿真系统的研究

课题编号:U2013091001

课题描述:

煤炭地下气化过程是一个复杂的物理化学过程,其流体流动、传热传质、燃烧和气化反应受多种因素的影响。随着煤层赋存条件和气化通道结构的变化,其物理化学过程又呈现不同的变化规律。为了有效地控制煤炭地下气化过程,实现连续、稳定、优质产气的目标,必须对该过程的发生、发展和优化控制技术进行研究。研究手段除模拟实验外,其中重要手段之一是计算机模拟。煤炭地下气化过程的计算机模拟,不仅是能源研究领域国际前沿的课题,而且它的发展和应用,为人类深化认识煤炭地下气化的特性和规律,探索气化过程不稳定性的成因,特别是寻求优化控制气化过程的方法,开辟了崭新的途径。计算机模拟及仿真系统的研究,将大大简化研究过程和降低试验费用,结果更直观、更形象,对煤炭地下气化的研究和生产过程均具有一定的指导意义。

通过仿真技术的研究,将煤炭地下气化过程的计算机模拟结果直观形象地显示出来,为系统工艺流程的设计和运行参数的调节提供决策依据。

知识结构要求:

1、掌握了偏微分方程的建立及求解方法;

2、能熟练运用计算流体动力学(CFD)数值模拟软件(Phoenics);

3、基本学科涉及:岩土工程、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、地质工程等。

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×宽1.2m×深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:煤及岩层渗透性分析仪、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。

3、大块煤气化反应动力学参数测定实验装置;

4、计算机数值模拟软件。

课题费用:3万元。

课题目标:

1、建立地下煤层非等温渗流特性的定量表征方法。研究和构造地下煤层非等温渗流通道内气化过程的数学物理模型;数值模拟研究渗流气化通道内的典型燃烧过程及其影响因素;

2、编制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、建成UCG过程的物理仿真系统;

5、至少发表一篇EI检索的论文;每年至少1篇中文核心;

6、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:

2013年9月~2015年7月

指导老师:孙春峰  >>

课题负责人: 魏家骏  >>

课题组成员:           ;                       

 

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