煤炭气化气流床气化炉的数学模拟

简要介绍了煤炭气流床气化的原理，总结了到目前为止煤炭气化气流床气化炉数学模拟情况，包括简单平衡模型和动力学模型（一维或多维），给出了这些数学模型模拟的主要内容（对气化过程流化力学、热力学、化学反应和质量、能量及动量平衡考虑情况）和模型的主要结论，以及典型气流床气化炉的模拟煤气组成和煤炭转化率数值与实验值或实际操作值的比较情况，结果显示主要组分模拟误差较小。     

气流床气化炉操作温度的探讨

通过探讨气化炉操作温度的影响因素,建议依据气化炉型、煤质、目标产物煤气组成等主要因素,建立气流床气化炉操作温度评价模型,为气化炉运行提供直接的适宜的操作温度,旨在延长气化炉的运行周期和使用寿命,提高气化装置运行的经济性。     

生物质气流床气化技术的研究进展

阐述了发展生物质气流床气化技术的背景和意义,分析了生物质气流床气化技术的特征,重点介绍了国内外生物质气流床气化技术的研究进展,指出了目前该技术研究的重点及难点问题。     

撞击式气流床技术在新型气化炉中的应用

论述了发展先进气流床气化技术的必要性,介绍了了水煤浆的气化过程、撞击流技术的特点及其在新型气化炉中的应用。     

几种气流床气化炉部分气化指标的对比分析

分析了三种气流床气化炉的氧耗问题、产气量问题和气体成分问题。     

气流床气化炉的CPFD数值模拟

利用CPFD(computational particle fluid dynamics)模拟方法对三维、全尺寸的气流床气化炉进行了模拟计算,建立起了适用于CPFD模拟方法的气化模拟模型。模拟结果与实验数据相一致,说明模型基本准确且CPFD模拟方法适用于气流床气化过程的模拟。借由CPFD模拟方法给出了颗粒相在气化炉中的具体反应历程及颗粒停留时间的概率分布;结果表明,在单喷嘴顶喷的气化炉中,同时存在颗粒相的轴向流动短路及返混,短路主要发生在炉中心区域;颗粒在炉中心区域反应剧烈而边壁区域反应则很缓慢,而且从气化炉流出的第一股短路颗粒主要由充分反应了的粉煤颗粒构成。     

气流床气化方法的选择

介绍了Shell和GSP粉煤气化的优缺点,重点讲述国内多喷嘴对置式水煤浆气化装置的工业运行情况及与德士古相比的技术优势.     

几种高灰熔点煤用于气流床气化性能的探讨

分析了几种高灰熔点煤应用于气流床气化炉时存在的问题,提出了添加助溶剂降低灰熔点的方法,讨论了添加助溶剂后对气化性能的影响,总结了针对灰熔点过高时气流床气化的解决方案。     

气流床气化炉飞灰/CO2高温气化反应性

采用程序升温热重法研究了飞灰/CO2高温气化反应性。结果表明:随着升温速率的增加,不同飞灰炭气化反应性的变化程度有所不同;SCFA的气化反应性高于HLFA和NCFA。脱灰后飞灰炭的反应性变差;飞灰炭的气化反应性优于高温煤焦。     

应用炉膛压力诊断气流床气化炉的火焰状态

气化炉是煤气化技术中的关键设备 .气化炉内火焰燃烧稳定性下降 ,会出现燃烧噪音增加、气化燃烧效率降低及熄火等现象 ,对安全性和经济性产生严重的影响 .对气流床气化炉内不同气化燃烧状态下的火焰压力信号进行了小波分析 .结果表明 ,压力信号在一定频段内的分布与气化炉内火焰燃烧的状态密切相关 ,发现随着火焰燃烧稳定性加强 ,气化炉内压力信号向高频方向移动 ,以此可以建立气流床气化炉燃烧诊断模型 .     

气流床煤气化炉壁面反应模型

建立了气流床煤气化炉煤灰渣颗粒沉积和壁面反应模型,相应完善了渣层流动、传热传质和相变模型,发展了数值模拟方法,并以国内某型两段式干煤粉加压气流床煤气化中试炉为对象进行了模拟。利用建立的模型可以得到壁面反应速率、渣层含碳量、固态渣层厚度、液态渣层厚度、渣层平均温度和液态渣层平均速度等。结果表明:氧煤比升高,渣层平均温度升高,固态渣层厚度、液态渣层厚度和气化炉出口灰渣含碳量降低。计算得到的灰渣含碳量在14%左右,整体碳转化率为95.2%左右,与实际值相近。通过模拟发现壁面反应对于所分析气化炉的碳转化率、排渣含碳量、壁面渣层流动和温度状态具有重要影响,进而影响气化炉的安全稳定运行。     

水煤浆气流床气化过程中氮的迁移

在四喷嘴对置式气流床气化炉中,考察了水煤浆在不同氧碳比气化条件下HCN、NH₃、NO和N₂的轴径向浓度。结果表明：氮污染物(HCN、NH₃、NO)在喷嘴平面处即产生并浓度最高,其主要来源于煤粒快速热解时析出的挥发分,远离喷嘴平面时三者浓度大幅降低并大多转化为N₂,且氧碳比增高有利于N₂的生成,气化室出口处浓度N₂>HCN>NH₃>NO;流场分布使气化室出口附近径向浓度基本一致,而其上部各平面位置靠近炉壁处浓度较低;煤浆中的适量水分有利于HCN和NH₃生成,但过量水分不利于挥发氮析出,使HCN、NH₃和NO生成量降低。     

煤质对气流床煤气化的影响研究进展

对煤质与气流床气化炉的关系进行了论述。介绍了水煤浆气化炉与干煤粉气化炉的各自技术特点,分别讨论了煤阶、成浆性、发热量、工业分析、元素分析、灰熔融性、渣的流动性、熔渣腐蚀及煤灰沉积对气流床煤气化选型、设计、操作条件及气化性能的影响。分析了两类气化炉对不同煤性质的适应性并给出了典型的煤质适用范围。总结了工业应用针对不同煤质要求的解决方案并回顾了相应领域的研发进展。在分析讨论的基础上对煤质与气流床气化炉的选择、应用与进一步研发方向提供了建议。     

水冷壁气流床气化炉渣层热应力数值模拟方法的改进

固态渣层能够保护气流床气化炉的水冷壁,防止其受到高温合成气直接辐射以及液态熔渣的侵蚀。本文提出一种数值模拟渣层热应力的改进方法,并应用该改进方法对降温阶段渣层热应力的变化进行模拟研究。在渣层热应力的数值模拟研究中,经常假定水冷壁渣层的热应力变化基于一个固定的参考温度（比如环境温度25℃）。然而对于降温阶段的水冷壁气流床气化炉,一个固定的参考温度值并不能表征渣层"无应力"的初始状态,在此基础上计算将会得到一个不合理的渣层应力分布结果。针对该问题,提出了一种改进方法：将水冷壁渣层分割为多个子计算域,每个子计算域内单独设置参考温度,以此实现在整个水冷壁渣层上施加一个近似为降温初始时刻的参考温度分布,从而使渣层在降温初始时刻处于"无应力"状态。同时,对前人文献中的三维水冷壁渣层结构在降温过程中的热应力变化情况进行计算,以此测试改进方法的准确性,改进方法得到的模拟结果与其他参考文献得到的渣层热应力变化趋势一致。     

德士古水煤浆气化灰水处理系统的优化

分析了影响德士古水煤浆气化灰水系统运行的各种因素。针对存在的问题,采取了相应措施,实现了系统运行的优化。     

富氧燃烧颗粒物生成和灰沉积特性研究进展

近年来,世界经济不断发展,人口不断增加,能源消耗随之持续增加,其中化石能源的使用使得全球二氧化碳排放总量居高不下。为了缓解全球碳排放上升趋势,中国承诺在2030年二氧化碳排放达峰并在2050年实现净零排放。为了实现这一目标,需要发展化石能源的清洁高效利用,其中富氧燃烧技术是最有前景的燃煤电厂碳减排技术之一,系统综述了富氧燃烧中的颗粒物生成和灰沉积现象,介绍了氧气浓度、压力及燃料特性对颗粒物生成和灰沉积特性的影响机理。富氧燃烧中生成的颗粒物主要可分为亚微米和微米颗粒,其中亚微米颗粒主要由灰分经气化、冷凝和凝聚过程形成,微米颗粒则主要伴随焦炭破碎过程形成。氧气浓度升高导致火焰温度升高,一方面更多的灰分在高温下气化,促进了亚微米颗粒的生成,另一方面高温加剧了碱金属蒸气和硅铝酸盐粗颗粒的交互反应,导致亚微米颗粒中碱金属含量降低。而压力的上升可能会抑制亚微米颗粒的生成。但氧气浓度和压力对微米颗粒的产率和成分影响均不显著。积灰主要通过惯性碰撞、热泳力、冷凝和化学反应形成。富氧燃烧中氧气浓度上升会促进积灰的生成,一方面因为烟气温度升高,颗粒物黏度降低而在碰撞到壁面后更易黏结形成积灰;另一方面因为亚微米颗粒增多,更多细颗粒可以通过热泳力迁移到换热器表面形成积灰。虽然氧气浓度对外层积灰的成分没有明显影响,但紧贴壁面的内层积灰由于含有较多亚微米颗粒,其成分变化与亚微米颗粒趋势相似。压力升高时,积灰中的硫含量增高而氯含量降低,但对积灰生成速率的影响暂不明确。     

粉煤灰的活性激发与机理研究进展

粉煤灰是燃煤电厂中煤粉燃烧后的固体废弃物,其日益累积不但会占用大量土地资源,还会破坏原有的自然环境,造成严重污染,近年来粉煤灰的处理和资源化利用受到广泛关注。激发粉煤灰的潜在活性是提高粉煤灰综合利用率的关键。对粉煤灰的物理活性和化学活性来源进行了介绍,并对粉煤灰活性的物理激发、水热激发及化学激发技术与激发机理进行了综述,为后续粉煤灰的活化研究和大规模利用提供了参考。不同手段均能激发粉煤灰活性,但采用单一手段激发时存在活化成本高、激发程度低等问题。未来粉煤灰激发技术将朝着多种手段并用的方向发展。     

油水两相流蜡沉积研究进展

蜡沉积研究中,油水两相蜡沉积的研究已成为研究重点,但对此领域的研究还处于起步阶段。本文系统阐述了国内外蜡沉积研究的发展现况,对近些年蜡沉积机理研究的新进展--剪切剥离以及老化机理作了分析。介绍了冷板、冷指实验装置和环道实验装置,对国内外学者进行的蜡沉积实验情况作了概述。介绍了国内外单相原油与油水两相蜡沉积动力学模型的研究现状,在单相模型基础上对Couto油水两相模型和Bruno改进模型进行了描述。今后的研究应以蜡沉积机理与预测模型为重点,分析油水两相流蜡沉积的影响因素,这对于缓解输油管道蜡沉积问题,增强管道输送能力具有现实意义。     

壳牌炉气化煤灰熔点检测与分析控制

阐述了壳牌炉气化配煤灰熔融性的影响因素及检测方法,分析了灰熔点检测的技术问题,有效降低了灰熔点的波动范围,提供准确的参数支持,实现壳牌气化炉稳定长周期运行。