水煤浆气化炉烧嘴延寿分析与研究

中石化齐鲁分公司第二化肥厂为了解决水煤浆气化炉烧嘴使用寿命过短的问题,提出合理选择并稳定煤源、优化工艺条件以及对喷嘴结构的改进,主要包括对喷嘴流场的优化设计、喷嘴结构的改进、材料的优化选择和提高组装精度等一系列改进方案。由此研制成功了具有更长使用寿命的新型烧嘴,并突破连续稳定运行103 d。期间分别对新型烧嘴负荷特性、平均产气量及有效气体含量和不同时期有效气体含量进行监测,通过数据显示,新型烧嘴负荷稳定,有效含气量高而且稳定。     

浅谈灰熔聚粉煤气化炉运行中存在的问题

阐述了灰熔聚粉煤气化炉及其运行中存在的问题,提出相应的优化措施,并对结焦问题进行了重点分析与探讨。     

水煤气沸腾气化炉的试验研究

介绍了沸腾床水煤气气化方法,并在沸腾煤气化炉上用该法对烟煤和焦炭进行了几个工况的试验研究.试验表明:水煤气沸腾气化炉操作简单,煤种适应性强;煤气成分中的H_2>50％,CO<20％,是一种低污染的家用燃料气和理想的化工原料气。该气化方法可为我国煤气化的发展提供一条新途径。     

气化剂分布率的改变对气化炉生产能力的影响

鲁齐加压气化炉用高压蒸汽和高压氧气做气化剂,气化剂从气化炉底部进入炉篦之后,从炉篦布气孔流入气化炉内,煤从气化炉上部加入,煤和气化剂逆流接触发生氧化、还原反应产生粗煤气,粗煤气经过喷淋冷却器用酚水洗涤,降温、除尘、除油后,再经过废热锅炉进一步降温达到180℃后,送至净化一氧化碳变换工号、煤气冷却工号、低温甲醇洗工号处理后,变成净煤气,然后一部分送至长输管线做哈市城市煤气,另一部分送至甲醇工段合成甲醇。     

浅谈煤化工装置中气化炉的安装

在我国,加压气化是煤化工项目中的关键处理装备,而气化炉也是气化装置的核心构件。以下就气化炉在安装上以及安装上的预算进行了相应的探讨与分析。     

温度荷载作用下气化炉的安全评估

作为洁净煤技术的代表,整体煤气化联合循环（IGCC-Integrated Gasification Combined Cycle）发电技术是将煤气化技术和高效的联合循环相结合的先进动力系统。本文利用abaqus软件对IGCC系统关键设备气化炉进行安全性研究,按照对象结构尺寸和运行经验建立了IGCC气化炉正常工况仿真模型。针对炉体温度引起的炉壁应力应变进行仿真分析,从而评价其安全可靠性对IGCC关键设备的安全性的实际参考意义。     

Shell气化炉的动态建模和仿真

以荷兰博格能(Buggenum)的IGCC项目中的Shell气化炉为研究对象,通过逆推方法得到其炉膛有关几何尺寸.根据射流理论确定炉内流动型式,将Shell气化炉膛分成三区,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区进行质量、能量和动量平衡,并考虑炉膛壁由于煤粉燃烧气化而产生的炉渣层的能量、质量和动量平衡,得到有关方程,进行建模工作.在模型的基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究.分析稳态和动态仿真结果,得到一些重要参数的变化趋势和有意义的结论,与有关文献给出的结果相比,趋势完全一致.为以后研究IGCC系统的动静态特性打下基础.     

ALSTOM气化炉的适应性非线性控制

针对ALSTOM气化炉控制基准问题,结合输入输出约束,设计了一种适应性非线性控制器。该控制器以反馈线性化的思想处理非线性,并将耦合和未知扰动等均视为外扰进行观测和补偿,从而具有结构简单,控制参数物理意义明确,强适应性和抗干扰性的特点。动态测试结果表明,基于非线性模型的适应性非线性控制,优化后的系统满足所有的控制要求;负荷从50%增加到100%时,能迅速跟踪负荷变化,并对于煤质扰动具有一定的适应性。     

气流床气化炉水冷壁的水力特性

基于实验室小型水冷壁气流床气化炉,建立了工质流动及传热模型,对水冷壁的水力特性进行了研究,并分析了结构参数、操作参数对工质不均匀性的影响。模拟结果表明：分配集箱中沿流向工质速度逐渐降低,静压逐渐升高;汇集集箱中沿流向工质速度逐渐增大,静压总体呈降低趋势。与集箱进口距离较远的冷却管的进、出口压差相对较大,其中质量流量较高...     

气流床气化炉气化过程的分区模拟

基于气流床气化炉的三区及短路混合模型,将气化炉炉内空间按流场-化学反应特征划分为燃烧区、射流区二次反应区、回流区二次反应区和管流区二次反应区。对一次均相反应采用Gibbs平衡模型,二次均相反应、非均相反应采用动力学模型进行了模拟计算,得到了气化炉中各分区的温度和气体组成,并将其结果与Gibbs平衡模型的计算结果进行了对比,吻合良好;在气化炉适宜的操作温度范围内,采用该模型预测了最优的氧煤比和蒸汽煤比的调节范围。     

沸腾床水煤气气化炉在化肥生产上的应用

研制一种按间歇法工作的沸腾床水煤气气化炉．该炉不用制氧设备，可使用各种粉煤生产水煤气，其工艺流程和固定床水煤气气化炉基本相同，完全可以替代固定床气化炉，特别适用于我国中、小型化肥厂的技术改造．     

高热值生物质燃气气化炉的数值模拟

研究了以干木质颗粒作为燃料,以空气—水蒸气作为气化剂的户用高热值燃气生物质气化炉,利用Fluent14.0模拟了水蒸气入口距离气化炉内炉栅位置高度h、空气入口流量V0与水蒸气入口流量Vs这三个参数对CO、H2和CH4的体积浓度和燃气热值影响,并采用实验验证数值模拟的结果.研究的结果表明:若水蒸气入口位置高度h=195 mm,水蒸气入口流量Vs=1.41 m3/h时,空气入口流量V0=0.86 m3/h,生物质燃气燃烧热值最大为Q=9.95 MJ/m3,相比单一空气气化剂作用下提高了98.21%.     

两段式液态排渣气化炉的研制

首先在分析两段式气化炉和液态排渣气化炉优缺点的基础上提出了两段式液态排渣气化炉的设计理念,并给出了该气化炉的炉体结构图;其次,根据结构设计图和相关标准对气化炉的内外筒体不同材质的筒壁厚度进行了计算、分析和对比,选定了筒体的制造材料,同时,根据该气化炉下部燃烧室区域的内壁外表面堆焊层材料的特性要求,分析对比了3种不同堆焊材料的性质,确定了堆焊层的材料;最后,按照相应的制造工艺对该气化炉的炉体进行了制造,并进行了成品检验,其检验结果表明该气化炉研发与制造是成功的.     

ALSTOM气化炉的多模型预测控制

为了克服ALSTOM气化炉多变量、非线性的特性给系统控制带来的困难,提出了一种多模型预测控制(multiple model predictive control, MMPC)算法.根据气化炉在多个工况下的局部线性模型,设计了一组简化状态估计的子预测控制器.通过子模型输出误差项的无量纲化处理,改进了递推贝叶斯加权策略,并对各子预测控制器的输出进行了加权计算,得到了系统的实际控制量.将该多模型预测控制算法用于ALSTOM气化炉的控制,仿真结果表明:在压力扰动测试中,即使各控制量受到严格的约束,各输出量的偏差仍能维持在规定的范围内;在变负荷测试中,系统能够迅速跟踪负荷设定值的变化,从而满足了基准测试的各项要求.     

稻壳固定床气化炉的最佳参数研究

用试验法在直径为16～30厘米的固定床稻壳气化炉上获得了最佳的气化强度,气化炉的净煤气效率在气化强度为100～200公斤/时·米~2时是提高的,在200公斤/时·米~2时达到最大值,本文提出了与气化炉横截面积无关的气化强度与净煤气的效率间的变化规律。     

ALSTOM气化炉基准问题的控制特性分析

气化炉是洁净煤发电系统的关键设备,其控制水平直接影响到电站整体的安全和效率。针对ALSTOM能源技术中心发布的气化炉控制基准问题,从控制系统设计的角度出发,对其非线性、耦合性和抗扰性进行了定量分析。结果表明:该系统具有一定的非线性,对控制器的鲁棒设计有较高的要求;系统具有强耦合;通过广义相对扰动增益分析,获得了该气化炉系统的分散和解耦控制结构。上述分析结果对进一步设计和优化控制系统提供了有价值的参考。     

ALSTOM气化炉的分散PID控制

针对ALSTOM气化炉的非线性、多变量动态特性,提出了2种基于常规PID控制器的气化炉多变量控制方案.方案1首先通过相对增益矩阵分析法确定气化炉输入变量与输出变量之间的关联程度,然后确定多变量控制方案;而方案2是对国外学者提出的一种不能满足全部测试要求的方案的改进.对2种控制方案进行了详细的多工况仿真测试,测试结果表明:方案1只要在适当放宽煤量改变速率限制的情况下,不仅可以满足ALSTOM气化炉的基准测试要求,而且各项控制指标均优于方案2;方案2能严格满足各项基准测试要求,但系统总的动态控制品质逊于方案1.与许多复杂控制算法如模型预测控制不同,控制方案基于常规PID控制,便于工程实现,对工业应用具有更好的指导意义.     

COREX熔化气化炉物料运动的物理模拟

以COREX熔化气化炉实际尺寸和操作参数为基础,根据相似准则建立了COREX熔化气化炉模型,用以研究气化炉内物料运动过程。实验采用聚乙烯粒子作为模型的填充物料,并选用绿豆作为示踪颗粒,分析研究了气化炉内鼓风流量和排料速度对物料运动流型和运动轨迹的影响。结果表明:随着排料速度的增加,停留时间减小,死料柱顶点位置降低,物料下降运动变得不均匀;随着鼓风流量的增加,上部料层的下降更加均匀;非正常排料时,熔化气化炉内物料的运动将很不均匀,气化炉一侧物料的运动并不受另一侧物料的影响;位于死料柱正上方的颗粒下降速度最慢并向排料口弯曲;位于风口回旋区正上方的颗粒下降速度最快,鼓风导致风口回旋区上方的颗粒停留时间减小;靠近炉墙处的颗粒,其下降过程一直沿炉墙下降,直至靠近排料口时发生弯曲。     

新型水煤浆气化炉内洗涤冷却管的温度分布

对新型水煤浆气化炉洗涤冷却室进行了热模实验研究,并用F luent商业软件对其中的洗涤冷却管内温度分布进行了三维数值模拟,模拟值与热模实验值吻合较好。对实验和模拟结果的分析得到,高温气体经过洗涤冷却环时就开始显著降温,在洗涤冷却环与洗涤冷却管的交接处,即冷却水的出口部位,热质传递最为激烈,导致温度急剧下降。在距洗涤冷却环下方约0.15 m处,气体温度已降至热质传递的平衡值附近。本文研究内容为新型洗涤冷却室工业放大提供了设计依据。     

水煤浆水冷壁气化炉的反应器网络模型

以中国新开发的分级给氧式水煤浆水冷壁气化炉为对象,建立了可应用于系统流程模拟的气化炉单元模型。该模型采用搭建反应器网络的方法模拟反应室内不同流动区域,然后耦合壁面两相渣层模型和水冷壁传热模型进行计算。模型计算得到的出口气化温度、合成气成分和水冷壁产汽量与工业运行数据基本吻合,炉内气体温度分布与三维数值模拟结果相近。炉内温度、壁面渣层厚度和水冷壁温度的分布结果显示出水煤浆水冷壁气化炉独特的传热特性。