液态排渣煤气化炉炉内灰渣的流动和换热研究

建立了液态排渣煤气化炉炉内灰渣的流动和换热的数学模型,模型以基本的流动和换热方程为基础,经过简化物理模型,得到求解渣膜厚度的方程和渣膜的换热方程。为求解方程,在前人研究成果的基础上,结合对国内煤种的试验,总结出煤灰渣粘度与相关气化温度关系的方程。利用建立的模型,采用差分法对两段式干煤粉加压气化炉进行求解,得到灰渣的流动速度和渣膜厚度,并与该炉运行试验数据进行比较,发现理论求解结果和试验结果相近,证明了该模型的正确性。文中同时分析了该模型的局限性,该模型是忽略了炉内煤气对灰渣流动和换热影响的孤立模型,将该模型与炉内煤气流动和换热模型联合可以得到更精确的炉内灰渣的流动和换热的解。     

煤的快速热解动力学研究

煤的快速加热条件下的热解研究对煤气化反应过程以及气化炉的运行有着重要的意义。试验采用TGA/SDTA 851型热天平对不同煤种、不同升温速率、不同灰煤比下的煤快速热解特性进行研究，同时对3种气氛下煤的动力特性进行分析。研究发现：随着升温速率的增加，最大失重速率也有所提高；随着煤的变质程度提高，热解最大失重速率有所降低；随着灰/煤比的增加，失重速率先升后降。说明存在一个最佳的灰/煤比，使得失重速率达到最大值；在N2、、O2、CO2 3种气氛下，CO2气氛下的气化反应进行的温度要高于N2气氛下的热解和O2气氛下的燃烧温度，气化与燃烧相比，气化反应进行的剧烈程度远远小于燃烧。文中也根据Coast-Redfern积分方法得出了煤热解的表观动力学参数。     

高温气化剂加压喷动流化床煤气化试验研究

在热输入0.1MW的小型加压喷动流化床试验装置上进行了高温气化剂煤气化特性的试验研究,考察了气化温度、压力、空气系数和汽煤质量比等工艺参数对高温空气/蒸汽作为气化介质的煤气化行为的影响.试验结果表明,在所研究的工艺参数中,气化温度对高温空气煤气化特性影响最为显著.压力对气化性能的影响主要体现在改善流化床气化炉床内流化质量.空气系数及汽煤比的影响从本质上看是通过改变气化反应温度来实现的,对于一个特定的流化床气化工艺,空气系数及汽煤比均存在一个适宜的操作区域.     

熔融盐催化煤与CO2气化反应研究

利用自行设计的反应器研究熔融盐催化煤与CO2的气化反应,分析反应温度、催化剂和煤种对气化反应的影响。实验结果表明,以熔融盐为催化剂的熔融盐催化煤CO2气化反应的碳转化率较单纯煤CO2气化反应有明显提高,相同反应条件下,无烟煤、贫煤、烟煤的提高幅度分别是：76.38%~172.73%、46.98%~141.87%、40.52%~137.5%;反应温度是影响熔融盐催化煤CO2气化反应的主要因素,在反应时间为90 min时,反应温度从700 ℃上升至820 ℃,无烟煤、贫煤和烟煤的碳转化率分别从0.14、0.162、0.192增至0.33、0.363和0.402,其最佳反应温度为820 ℃左右;煤种不同使气化反应效果不同,但添加熔融盐使反应活性较差的煤种也有很好的气化效果。利用动力学均相模型与未反应缩核模型对实验数据进行处理,得出气化反应动力学参数。     

IGCC系统不同气化技术的仿真模拟及性能研究

由于THERMOFLEX对热力发电厂和IGCC电厂模拟具有实用方便的优点，因此采用THERMOFLEX软件建立了几类典型气化炉的仿真工艺流程，包括Shell气化炉、Texaco气化炉、E-gas气化炉和U-Gas气化炉，并基于实测工业数据设置相应的仿真气化条件，将各类气化炉的主要合成气成分和比例与工业数据对比分析，逐一验证了每一气化炉仿真模拟结果的准确性。以此为依据，针对同一设计煤种，仿真研究了6种现有气化技术，着重分析对比了它们的主要气化性能指标，并论证了它们用于IGCC系统时的优劣所在，为整体优化IGCC系统奠定了基础。     

两段式干煤粉加压气流床气化试验研究

介绍了西安热工研究院有限公司36 t/d加压气流床气化中试装置主要设备、工艺流程及工艺条件,给出了3个煤种在3.0 MPa条件下,一段投煤与两段投煤气化试验结果的主要数据。试验结果表明,两段式气化过程优于一段式气化过程。     

流化床常压空气部分气化和半焦燃烧的试验研究

为进行煤的多联产方案研究，在1 MW循环流化床热电气多联产试验装置上，选取兖州煤、大同煤为试验煤种进行了部分空气气化和半焦燃烧试验。试验结果表明，空气部分气化方案得到的煤气热值较低，为3~5 MJ/m3，在气化炉中的碳转化率为40%~70%，剩余半焦被送入循环流化床反应器中燃烧，该系统的总体转化效率为90%左右。气化炉床层温度对气化炉碳转化率影响较大，随着温度升高其碳转化率明显提高，而燃烧炉燃烧效率呈下降趋势。石灰石的加入除了对焦油的裂解有一定的促进作用外，还具有脱除硫化氢作用，当[Ca]/[S]为3时，脱硫效率为90%。气化炉的给煤量、燃烧炉运行温度随气化炉鼓风温度提高而增加。     

气化炉炉篦驱动系统的变频改造

<正>1存在的问题气化炉通过布煤和炉篦驱动系统实现煤的均匀分布与排灰。为了保证气化炉煤气出口温度在设定范围内,煤层和灰层的高度必须保持平衡。炉篦转速的调整非常重要,它控制着气化炉内煤层和灰层的高度。某公司气化炉炉篦驱动系统原采用液压电动机带减速机,根据灰锁温度的高低对炉篦和布煤器的转速进行微量调节。炉篦长时间运行后刮刀磨损,灰渣密度的不同,使炉篦经常出现滞后和延迟现象,炉篦转速不能准确调节。转速的调整跟不上煤     

IGCC电站单一煤种运行试验的研究

整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术是一种清洁、高效的燃煤发电技术,通过气化炉的运行参数可以判断不同煤种运行的稳定性和经济性。2014-2016年,天津IGCC电站分阶段分别在气化炉内进行单一煤种和混煤的对比运行试验。试验表明,从实施单一煤种运行试验以来,气化炉运行稳定,各主要参数正常,挂渣排渣正常,并降低了1400万左右的运行费用。气化炉进行单一煤种运行试验,验证了单一煤种在气化炉中运行的可行性,对以后气化炉特别是IGCC电站气化炉的设计和运行具有一定的借鉴作用。     

木块在流化床气化炉内气化特性的试验研究

利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对城市生活垃圾中木块组分在不同的反应温度、不同的过量空气系数下进行了空气气化实验。分析了在流化床气化炉中,这些反应条件对木块转化为气化气的影响以及在不同的气化反应条件下,木块气化气成分、产气率、气化气热值及气化效率的变化规律。最后,提出了流化床城市生活垃圾气化熔融技术中一些有价值的运行参数范围。     

干法进料煤气化技术在中国的进展与发展趋势

煤气化技术是燃煤联合循环、煤化工、综合利用系统和零排放系统的关键技术之一。介绍中国煤气化技术的应用和发展现状，包括固定床气化(常压UGI炉和加压Lurgi炉)、流化订气化（U-gas炉和中国科学院山西煤炭化学研究所开发的常压灰熔聚流化床炉)和气流床气化(国电热工研究院提出的2段式干煤粉加压气化炉)，并对这3种床态的优缺点进行了对比。通过比较认为，2段式干煤粉加压气人炉气化和灰熔聚流化床气化优势明显。     

采用简化PDF模型分析分级气流床气化炉的气化特性

为详细研究分级气化技术的流场特点及气化性能，采用Fluent软件对山西某分级气化炉进行三维数值模拟。计算采用贴体六面体网格划分计算域以降低数值扩散，采用Realizable k-e模型封闭湍流方程，应用离散相模型(dispersed phased model，DPM)和随机轨道模型(stochastic tracking method，STM)分别模拟颗粒气化过程和考察颗粒受湍流脉动的影响；计算根据简化PDF模型建立燃烧表以建立温度、组分等标量同混合分数间的关系，并由此计算同相气化反应过程。除此之外，还引入用户自定义函数改进了焦炭异相反应模型。通过对分级气化炉流场特性和温度等值面特征的分析，发现分级气化炉中由于二次对冲给氧射流的引入，造成了二次卷吸效应以及冲击射流效应，加强了炉内混合过程，有利于碳转化率的进一步提高。     

IGCC电厂气化装置满负荷试验进展

华能（天津）IGCC（整体煤气化联合循环）示范电厂是中国第一座IGCC电厂,其核心装置为中国自主研发设计的两段式干煤粉气化炉。天津IGCC电厂在解决运行不稳、烧嘴罩泄漏、设备故障等难题和完成机组大负荷试验的基础上,为了对机组进行深度调试,开展了气化装置满负荷试验。通过对比分析,IGCC电厂气化装置满负荷试验验证了系统的稳定性,同时也发现了系统潜在的部分问题,这为以后机组的放大改进积累了宝贵的数据和经验。     

两段式干煤粉加压气化技术的研究开发

大型煤气化是煤气化联合循环发电及多联产系统的核心技术，介绍了大容量化的先进的干煤粉加压气化技术。我国目前尚不具备设计、制造大型干煤粉加压气化炉的能力，为此，西安热工研究院开发出了具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气流床气化技术，并进行了试验研究。结果表明两段式干煤粉加压气化炉的冷煤气效率比国外的技术可提高2～3个百分点,比氧耗减小，自耗功大幅度降低，煤气冷却器及净化系统的设备尺寸减小，造价降低。36～40t/h的半工业性装置的多煤种试验已累计运行2000h，为该技术的工业化奠定了基础。并介绍了目前正在开发中的1000t/d气化炉，将于2008年建成投运。     

CO对碱金属凝结特性影响的试验研究

整体煤气化联合循环(integrated gasification combinedcycle,IGCC)发电技术是洁净煤发电新技术的发展方向之一,但煤气化释放出的碱金属蒸气易在对流废锅中形成污垢,而且会引起燃气轮机叶片的高温腐蚀。该文建立了IGCC系统高温合成气中碱金属凝结特性研究试验台,进行IGCC合成气的碱金属凝结特性试验,研究合成气成分、碱金属盐种类对碱金属蒸气凝结特性的影响,得出以下结论:在还原性气氛下碱金属蒸气的凝结温度在620～720℃之间;水蒸气对碱金属蒸气的凝结温度影响不大;随着CO浓度的增加,碱金属蒸气的凝结温度降低;相同的CO浓度下,当Na+、K+的浓度比较小,碱金属盐为氯盐和硫酸盐时的凝结温度要比碱金属盐仅为氯盐时低。     

Shell煤气化炉性能的分析

分析了IGCC系统的关键设备Shell炉的气化工艺和技术特点,通过对煤气化炉运行技术经济性常用指标的分析及与常规电站污染物排放指标的对比,表明了采用Shell气化炉的IGCC具有高效、低污染、经济及环保特性,是一种先进洁净煤发电技术。     

利用液态CO2提高水煤浆煤水配比对气化效果影响的数值模拟

提高水煤浆气化碳转化率和冷煤气效率，是强化气化过程的必然结果。利用FLUENT软件平台，该文用数值模拟方法模拟了水煤浆气化过程中水煤浆煤、水配比和氧、碳原子比对气化过程和出口煤气成分的影响；尤其是研究了利用添加液态CO2的方法提高水煤浆煤、水配比，对提高气化炉碳转化率和冷煤气效率的影响。模拟结果显示：随着液态CO2浓度的不断升高，煤气成分中CO大幅上升，H2略有降低，CO2浓度升高；气化炉的碳转化率和冷煤气效率都有较大幅度提高，分别达到最大值98.58%、76.74%，比原工况分别提高了3.7%、6.1%；气化炉温度先降低后变化趋缓。结果证明添加液态CO2后强化了气化炉内的二次反应，提高了焦炭燃烧速率。