双热源煤新型气化机理研究

以煤和石英砂为原料,在自制双热源煤新型气化炉上实现了煤炭新型气化,测试了气化产物,从气化原料的高温结构相变和气化反应过程热力学分析出发,研究了煤新型气化机理.结果表明:双热源煤新型气化的产物除了富含CO的煤气外,还包括大量SiC副产品,其晶相以3C-SiC(77.99%)和6H-SiC(19.28%)为主,煤气中可燃气体浓度为86.9%～90.5%,产率5.0 m3/h;气化炉内不同温区,煤气产生原理不同,0～1 400℃温区,煤气主要来源于原料干燥和煤热解反应,1 400～2 600 ℃温区,煤气主要来源于多孔焦碳与SiO2(l),SiO2(g)及中间产物SiO(g)的电热还原反应,同时伴生副产品SiC;各气化反应阶段所产煤气总量为该时刻所有温区所产煤气总和.     

德士古气化炉冷态停留时间分布测试(Ⅰ)

在φ320×8mm、φ400×8mm有机玻璃容器中,以空气为介质,以氢气为示踪剂,测试了双通道喷嘴射流流场的停留时间分布。考察了不同射流速度、下锥部几何形状、炉径及高径比对停留时间分布曲线的影响,给出在何种条件下流型更趋于全返混或平推流。     

Pretreatment of biomass by torrefaction

Agricultural biomass has some drawbacks such as high moisture content, low energy density and wide distribution and as a result, the cost of transport and storage are high. Moreover, raw biomass has poor grindability so its use in a pulverized boiler or entrained flow gasifier is difficult. Torrefaction is a mild pyrolysis process carried out at temperatures ranging from 200°C to 300°C to deal with these problems. The cotton stalk and wheat straw were torrefied in a fix-bed reactor at moderate temperatures (200°C, 230°C, 250°C, 270°C and 300°C) under N₂ for 30 min. The biomass chars after torrefaction had higher energy density and improved grindability characteristics compared with raw biomass and they also showed hydrophobic characteristics. The volatiles consist of a condensable fraction and a non-condensable fraction. The former mainly contained water and tar (organic products but mainly acetic acid). The non-condensable products are typically comprised of CO₂, CO and a small amount of CH₄ and even trace H₂. The volatiles increased with an increase in the torrefaction temperature but the solid yield and the energy yield decreased. However, the grindability and energy density of the biomass char showed great improvement. A kinetic study on the generation of the main non-condensable gases was undertaken and we conclude that the gases are formed by parallel independent first-order reactions. Characteristic kinetic parameters for the generation of each gas were determined.     

煤气化循环发电系统的主要组成及特点

煤气化联合循环(IGCC)发电技术是将高效的燃气-蒸汽联合循环发电系统与煤气化技术相结合,既有高效的发电效率,又环保节能,同时还可以组成多联产系统等优点,是一种先进的发电技术,受到了世界各国的高度重视。本文概述了IGCC发电系统的组成、优缺点,指出IGCC发电技术系统的复杂化以及造价成本偏高是影响IGCC发电站推广的主要因素。煤气化联合循环(In-tegrated Gasification Combined Cycle,IGCC)发电技术是指煤在气化炉内和氧气、水蒸气反应产生粗煤气,再经过净化装置对粗煤气进行脱硫、脱硝、除尘等其它大气污染物,将粗煤气变为洁净的气体燃料,燃烧后推动燃气轮机进行发电,并且将高温粗煤气、烟气和水进行热交换,在废热锅炉内产生高温高压水蒸汽推动蒸汽轮机发电,这不仅提高了煤的利用效率,还具有优良的环保性能,为煤的洁净燃烧带来了光明。因此,煤气化联合循环发电技术被认为是21世纪最有发展前途的洁净煤发电技术。     

利用温度梯度分析COREX熔化气化炉内区域

建立了COREX熔化气化炉热态模型;利用石蜡模拟矿石,玉米颗粒模拟焦炭,通过温度传感器对炉内气相温度进行了测定.对测得的模型内温度信息进行处理,可以获得模型内温度梯度.对熔化气化炉在高度方向的温度梯度进行分析,可大致区分炉内填充床、软熔区域、半焦床以及风口回旋区的范围.该研究方法可以比较客观地描述COREX熔化气化炉内部的各区域,以便在进一步研究中分析操作条件变化对炉内各个区域的影响.     

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...     

多喷嘴对置式煤气化炉激冷室颗粒运动及碰撞特性研究

多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主研发的一种洁净煤技术,具有转化率高、有效气含量高等优点.气化炉是煤气化工艺的核心设备之一,其主体结构包括燃烧室与激冷室两部分.燃烧室反应生成的粗合成气夹带固体灰渣颗粒进入激冷室液池,在气液两相湍流作用下与炉体发生碰撞,造成冲蚀磨蚀等破坏,对气化炉安全和长周期稳定运行造成影响.本文以多喷嘴对置式气化炉为研究对象,建立了激冷室三维物理模型;利用VOF多相流模型和DPM离散相模型研究了气液固三相流场,得到连续流场和不同粒径颗粒的分布状态;通过FluentUDF对灰渣颗粒与炉体碰撞位置和碰撞参数进行了统计分析,得到激冷室内碰撞多发区域及破坏机理.研究结果表明:合成气进入激冷室液池中形成负浮力射流,动量逐渐衰减,最终改变运动方向而向上反折流动;不同粒径的颗粒在激冷室流场中的分布不同,粒径较小的颗粒气相跟随性更为明显,分布范围更广;颗粒粒径影响其与激冷室壁面主要碰撞区域,粒径为0.05 mm和0.1 mm的小尺寸灰渣颗粒碰撞主要发生在下降管下端;0.5 mm的大尺寸灰渣颗粒碰撞主要发生在激冷室炉体下部,在设计制造过程中要重点关注;分析碰撞角度发现各壁面碰撞破坏机...     

温控仪表在水煤浆气化炉中应用

简述了气化炉控制工艺流程;详细的介绍了气化炉燃烧室、气化炉燃烧室炉壳、气化炉出口合成气、气化炉烧嘴出口冷却水温度仪表的选型原则和控制方案。阐述了围绕气化炉设置的温控仪表对气化系统长期安全稳定运行的重要性。     

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。     

BGL气化炉新型建模方法及优化分析

充分考虑碎煤加压熔渣气化(British Gas Lurgi, BGL)炉内的流动特性,将BGL气化炉分为并流段和逆流段,并依此建立了BGL气化炉的一维稳态机理模型.并利用该模型模拟了以烟煤为原料的某工业BGL气化炉,模拟结果与工业实测值误差小于2%,从而验证该模型的正确性.然后在所得到模型的基础上探讨了氧煤比及汽煤比对气化性能的影响.研究表明,氧煤比对碳转化率以及蒸汽分解率的影响较大,随着氧煤比增加,碳转化率增大,蒸汽分解率先增大后减小,当氧煤比为0.47时,蒸汽分解率最大;汽煤比增大有利于水煤气变换反应,但该反应受化学平衡限制,当气化剂充足时,蒸汽的消耗量将小于其增加量,随着汽煤比增大蒸汽分解率逐渐降低.