基于Shell煤气化工艺的干煤粉加压气流床气化炉性能研究

以Shell煤气化工艺为基础，利用干煤粉加压气流床气化过程模拟模型，对干煤粉加压气流床气化工艺的性能进行了数学模拟和性能研究．分析了煤气化过程中氧气和蒸汽对气化炉性能的影响，为整体煤气化联合循环(IGCC)电站系统设计中气化工艺及参数的选择提供了依据．研究表明，氧气煤比和蒸汽煤比是影响气化炉出口煤气成分、碳转化率和其他性能的主要因素，气化炉温度随着氧气煤比的增加而增加，随着蒸汽煤比的增加而下降；当蒸汽煤比一定时，随着氧气煤比的变化，冷煤气效率有一个最佳值，氧气煤比要比蒸汽煤比对气化炉性能的影响更为显著．     

时域反射仪及其在温度检测系统中的应用

时域反射仪的工作原理和在气化炉表面温度测量中的应用。     

德士古气化炉冷态流场测试

在出口端结构、尺寸各异的六种有机玻璃容器(φ320×8mm,长为1182mm、1680mm)中,用激光多普勒测速仪,测定了不同射流量时的轴向速度分布,并计算了回流量、涡眼位置以及回流区的起止轴向位置。得到了筒体长度、直径、出口结构以及射流量对速度分布和回流量的影响结果,从而揭示出德士古气化炉内的流动状况,认为德士古气化炉中流场是影响化学反应结果的重要因素。     

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。     

煤气化炉动态数学模型的建立与分析

以Texaco气化炉为研究对象,分析气化炉内流动、燃烧和气化反应特性,将Texaco气化炉膛分成3个模拟区域,即燃烧区、气化区和回流区,分别对各区运用质量守恒和能量守恒方程,得到集总参数动态数学模型。该模型考虑了气固两相流动、煤热解、辐射换热及包括均相和异相在内的气化反应过程。在模型基础上进行动态与静态仿真,并进行参数化研究和仿真结果分析,得出了一些重要参数的变化趋势和结论。模型的优点在于能对气化炉内喷动区的组分及温度分布进行更加准确的预测,从而具有较好的工程应用价值。     

德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的比较

煤气化技术是煤炭清洁高效转化的核心技术,是煤基化学品、煤基液体燃料、联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程工业的基础,本文主要介绍在工作中涉及的德士古炉和非熔渣-熔渣气化炉的情况。     

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.     

双室流化床煤气化炉的密相循环特性

建立了双室并列流化床煤气化炉密相循环理论模型，推导了计算两床间颗粒循环量的表达式，对密相循环技术进行了实验研究；分析和讨论了影响密相循环的因素及其操作条件，模型计算值与实验值吻合较好，为双室流化床煤气化炉的设计和操作提供了理论依据。     

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。