试论现代煤气化技术发展趋势及应用

阐述了现代煤气化技术的发展趋势,着重探讨了三种技术,对比了几种典型炉的性能、结构。在此基础上,指出今后选择煤气化技术过程中应当注重的基本问题,提出创新煤气化技术的意见,为现代煤气化技术应用提供指导和借鉴。     

联合循环电站改造为整体煤气化联合循环的粗煤气冷却

研究了将PG9351FA燃气-蒸汽联合循环电站改造为整体煤气化联合循环(IGCC)时的粗煤气冷却方式,以及煤气冷却过程副产蒸汽的利用方式.改造的IGCC电站以输运床气化炉为气源,考虑了燃气轮机改烧中低热值煤气后的喘振裕度和出力限制,以及NOx排放的限制.根据粗煤气冷却方式及副产蒸汽利用方式的不同,构建并比较了4种改造方案.研究表明:通过将透平初温降低100℃,可保证燃气轮机燃烧热值为6.5MJ/m3的煤气,同时可保证压气机喘振裕度的减小量不超过10%;采用全热回收方式冷却粗煤气,且由饱和蒸汽轮机来消纳粗煤气冷却过程中副产蒸汽的改造方案的供电效率最高,为42.3%.     

一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置

江苏大学的“一种生物质与煤混合流化床气化方法及其装置”被授予发明专利．该发明涉及能源设备，是一种无焦油产生，且工艺简单，能生产高热值煤气的生物质和煤混合的气化方法及其装置．以生物质、煤两种物质为气化原料，流化床气化炉采用供风燃烧和供蒸汽气化的间歇工作；在供风燃烧阶段，煤和风供入炉内，使气化炉的煤料在流化状态下燃烧，放出热量；在气化阶段，向气化炉供入水蒸气和生物质，使高温碳料层在流化状态下发生水煤气反应、生物质在高温下干馏热解气化反应，所产生的高热值煤气经降温除尘处理后进入煤气净化系统；突出了生物质挥发分高，固定碳少，易于高温干馏热解，而煤固定碳高，灰熔点高，易于燃烧形成高温料层的优点，通过两者有机地融合可生产出不含焦油的高热值的燃料气．     

多炉芯气化炉轴向温度分布及影响因素

深入探讨了多炉芯气化炉成倍延长气化时间过程中集气空间内轴向温度分布,分析了集气空间轴向温度的主要影响因素;设计了煤气"引射"实验,详细研究了煤气排出速率对集气空间轴向温度分布,特别是集气罩内表面温度的影响,为煤气收集过程中集气罩的经济安装提供了技术基础。     

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。     

旋流对射流携带床气化炉内宏观混合过程的影响：Ⅱ.冷态 …

通过置于双通道交叉射流喷嘴中心通道的旋流器产生旋流,在φ1m×4m的大型净模装置上,测定了射流携带床气化炉内的冷态停留时间分布,得到了停留时间分布密度函数的显式数学表达式;给出了实验范围内模型参数与无因次相似准数S、Ct和喷嘴环隙与中心射流动量比Gr之间的关系.     

利用双流体模型研究不同煤种对煤气化激冷过程的影响

利用双流体模型,对气化炉激冷室下降管内的合成气和灰份传热与流动进行了数值计算,分析了不同煤种－黄陵煤和华亭煤对气化炉下降管性能的影响,并和生产数据进行了比较。研究表明,采用激冷流程的德士古气化炉更适合灰份质量分数较低的煤种。计算结果也表明,煤的灰份不利于合成气在下降管内的冷却降温。由于灰份的存在,使合成气在下降管的出口温度提高了,显示出灰份浓度越高,合成气的出口温度也越高。     

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。     

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.     

生物质气化炉智能控制器设计

生物质气化炉采用秸秆热解制气,适用原料广泛.由于气源没有液化气、管道燃气稳定,气阀控制过程复杂,存在不少安全隐患.阐述了生物质气化原理,制气控制流程;将原生物质气化炉的手动控制改为自动控制;给出了系统硬件设计及软件实现方法;通过实验调试控制程序.结果表明,基于PLC的智能控制器,解决了气化炉手动控制阀多、控制过程繁杂、操作人员专业水平要求较高的难题,有助于生物质可再生能源开发利用和减碳减排.