两段式水煤浆气化炉气化参数对IGCC系统性能的影响

采用Thermo Flex软件建立了基于两段式水煤浆气化技术的200MW级IGCC系统模型,研究了气化温度、水煤浆浓度、气化压力、氧气纯度等气化参数对系统性能的影响.结果表明：提高反应温度和气化压力,系统的供电效率和发电效率降低;氧气纯度增加,供电效率上升;在相同气化温度（或气化压力、氧气纯度）的情况下,提高二段给煤比γsc,系统性能可以得到有效改善;当水煤浆浓度变化时,氧煤质量比随γsc改变进行调整才能达到设计值碳转化率的要求.     

两段式干煤粉加压气化炉气返室结构有限元分析及改善焊缝残余应力的工艺措施

主要利用有限单元法对两段式干煤粉气化炉气返室筒体大开孔进行应力分析,并通过JB4732进行了应力评定,同时提出控制焊接预热和道间温度、焊接坡口的设计和控制焊后热处理等工艺措施来减少斜接管和环缝的焊缝残余应力所造成的不利影响。     

IGCC系统中空气气化炉与氧气气化炉的对比研究

目前国内对IGCC的研究形成一股热潮,发表了不少研究结果和文章,但都集中在纯氧气流床气化工艺。日本三菱公司近二十年来致力于空气气化IGCC系统的研究,其示范电厂将于2007年投运,但国内对这方面的信息和了解不多。本文基于文献和作者对开发空气气化IGCC系统的三菱长崎研究所的访问和调研,采用Aspen Plus软件,对此系统作了详细分析,并与Shell气化炉和IGCC系统作了对比,得出了一些有益的结论。     

60kW两段式秸秆气化炉运行特性

研究了上海交通大学热能研究所研制的60kW两段式秸秆气化炉的运行特性.以秸秆为原料在该气化炉上实验,考察原料量、空气过量系数对气化炉生产能力和碳转化率以及气化效率的影响,并分析了气化气成分及热值.数据表明该气化炉各项参数均优于一般固定床气化炉:原料消耗量为100kg/h,ER=0.35时,秸秆气化气平均热值为6599.6010/m~3,产气率为1.88m~3/kg,碳转化率为91.3%,气化效率为84.6%.     

Shell干煤粉气流床气化炉数值模拟研究

针对Shell气化炉在国内运行现状,利用数值模拟方法对国内某化工厂Shell气化炉进行三维建模,采用Realizable k-ε模型封闭湍流方程,应用随机轨道模型计算煤粉颗粒流流动,利用未反应核缩芯模型和涡扩散模型(Eddy-dissipation concept,EDC)分别模拟颗粒表面的化学反应和均相反应过程,采用P1辐射模型考虑了热辐射气体的辐射传热作用。研究结果表明:Shell气化炉采用中下部四喷嘴切向进料,炉内涡旋流动明显,流场十分复杂,颗粒在旋流夹带和离心力作用下在烧嘴以上和气化炉底部甩向壁面附着形成液态渣膜,干煤粉气化过程在较小的空间内完成,旋流同时延长了物料在炉内的停留时间,物料在Shell气化炉内的停留时间最长超过11s,此外,气化炉内合成气组成分布与温度分布存在一对应变化关系。     

新型干煤粉气流床气化炉的气化特性研究

根据无焰氧化技术的思想提出了一种新型干煤粉气流床气化炉,运用试验和数值计算方法对高灰熔点煤粉在炉内气化反应过程进行了研究。试验和模拟结果证实了该炉型结构能够使炉内温度场均匀,炉内温度梯度显著降低,实现了无焰氧化技术的基本反应特征,使煤粉气化反应空间化;同时炉内平均温度水平上升,气化强度增强,排渣口处温度水平上升,满足了高灰熔点煤种的气化要求。     

油水煤浆在新型气化炉内气化过程的数值模拟

在多喷嘴入口新型水煤浆气化炉内对油水煤浆(COW)的气化过程进行了数值模拟计算研究,分析了气化炉内的温度分布、各种气化产物浓度分布规律。数值模拟计算结果证明,同浓度的油水煤浆气化与普通水煤浆气化相比,气化炉内平均温度略有上升,碳转化率提高1.81%,气化炉出口粗煤气中有效气(CO H2)含量提高10.58%,CO2和H2O浓度大幅下降,水分解率大大提高,气化效果明显优于普通水煤浆。     

高温氧气发生器在W火焰锅炉中的点火特性

针对燃用无烟煤的W火焰锅炉在冷态启动过程中要消耗大量燃油的问题,提出了一种高温氧气直接点火技术:用少量燃油将氧气加热至高温状态,然后用高温氧气直接点燃无烟煤煤粉气流.利用热态点火实验和数值计算方法证明了该技术的可行性和有效性.结果表明:利用高温氧气发生器可将氧气安全可靠地加热至最高可达1 450℃的高温状态;在纯氧氛围的作用下,燃油具有瞬间燃尽的特点;高温氧气发生器出口处的温度场和氧气质量分数呈现均匀分布;当高温氧气发生器的点火热功率为700kW时,无烟煤煤粉气流的火焰温度达到1 250℃,火焰长度超过8m.     

煤粉加压气化炉操作参数对气化特性的影响

采用基于平衡态模型的气流床气化炉煤气组分预测程序,分析研究了气化压力、氧煤比以及蒸汽煤比等操作参数对气化温度、煤气组分、碳转化率和气化效率的影响规律。研究结果表明:气化压力对气化特性指标影响甚微,而氧煤比和蒸汽煤比的影响较为显著。随氧煤比的增加,气化温度升高,碳转化率升高,气化效率先升高再降低,CO浓度先增加后降低。CH_4的体积浓度可用于预测气化温度。在蒸汽煤比较低时,提高蒸汽煤比可增加H_2的浓度,提高碳转换率和气化效率,但进一步提高蒸汽煤比仅会降低气化炉内的气化温度,提高H_2O和CO_2浓度。对于所研究的煤种,合理的氧煤比应在0.7左右,合理的蒸汽煤比在0.1左右。     

气化参数对IGCC系统中气化炉性能的影响

首先单独对气化炉出口合成气成分含量进行核算,计算结果与文献基本吻合.然后建立200 MW级整体煤气化联合循环(IGCC)系统模型,对基本参数下的IGCC系统进行计算,得出整个系统的性能参数.最后对不同气化参数温度、水煤浆浓度、氧气浓度、O/C比的气化炉性能及其整个IGCC系统效率进行比较,分析不同气化条件下的合成气成分体积含量、冷煤气效率、有效气(CO+H2)体积含量、比氧耗、比煤耗及整个IGCC系统效率的变化.结果表明:提高水煤浆的浓度,有利于提高气化炉的冷煤气效率;气化温度对IGCC系统性能影响较大;提高氧气浓度有利于提高气化冷气效率和系统的效率,本系统对应的最佳O/C比为1.02左右.     

煤粉浓淡旋流燃烧器空气动力学特性的数值模拟

将湍流重整化群ε方程与ＺｈａｎｇＪｉａｎ提出的新代数应力模型结合,用于模拟煤粉浓淡燃烧器喷口强旋转流场。通过对７个工况流场的计算,并与实验结果比较,得出燃烧器喷口流场随参数变化的规律,同时对流场特性作了分析。     

喷嘴位置对新型水煤浆气化炉内流场的影响

为了考察气化炉炉侧喷嘴入射角对炉内流场分布、压力分布和颗粒浓度分布的影响，对一种600kg／h的新型水煤浆气化炉炉内三维流场进行了冷态数值模拟。结果表明，喷嘴距气化炉顶部0．9m时，气化炉炉内流场分布最合理，压力分布和颗粒浓度分布最均匀。分析结果为气化炉的设计和运行提供了参考。     

COREX熔化气化炉填充床内未燃煤粉行为的实验研究

通过建立热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤,煤粉模拟未燃煤粉,用于研究COREX熔化气化炉填充床内的未燃煤粉.结果显示,在正常生产和风口回旋区塌料两种炉况下,填充床中的未燃煤粉有弥散和聚集两种分布形式;聚集形式的未燃煤粉从填充床中心向边缘发展.最后,结合本实验结果和前人研究成果提出了关于COREX的生产...     

气化剂对气流床煤气化炉性能的影响

为研究不同的气化剂组合对气流床煤气化炉性能的影响,针对我国具有自主知识产权的两段式干煤粉气化炉进行了数值模拟研究。利用所建立的数学模型,分析了典型工况下炉膛内部温度及组分的变化规律,并详细讨论不同气化剂对气化过程、煤气成分及气化效率的影响规律。结果表明：炉膛温度随着高度的增加逐渐降低,这与化学反应过程有关;在所讨论的四种气化剂组合中,气化剂为O2／H2O或O2／CO2时气化效率较高,气化剂为空气时气化效率最低,且煤气品质较差。     

煤种对超细煤粉再燃脱硝效率影响的数值研究

应用CFD计算软件FLUENT6.1,对全尺寸四角切圆锅炉超细煤粉再燃烧过程进行了三维数值模拟。以5种煤质差异较大的超细煤粉作为再燃燃料,研究其NOx排放随再燃区长度、再燃燃料投射位置、再燃区过量空气系数及再燃量的变化规律。结果表明,对于不同煤种的再燃燃料,再燃燃料投射位置存在同一最佳值;煤种挥发分越大,再燃效果越显著;NOx的脱除率随着再燃区长度的增加而增大,随着再燃量的提高亦增大。再燃区过量空气系数对NOx脱除率有重要影响,通过分析计算结果,得到了描述再燃煤粉干燥基挥发分含量Vd和再燃区过量空气系数最佳值αop关系的经验公式,为燃烧参数的优化提供了便利的途径。     

煤粉复合旋流火焰燃烧特性研究（2）：数值模拟

本文数值模拟了煤粉旋流火焰燃烧过程，燃烧数值计算包括理论物理模型建立，数值方法两个大部分，计算模型处理了气相湍流与燃烧、气固两相流动、煤颗粒燃烧过程和辐射传热等物理化学过程，以ｋ－ε模型模拟湍流流动；ＰＤＦ法模拟气相扩散火焰燃烧；颗粒运动计算颗粒运动少颗粒湍流浓度方程模拟颗粒湍流扩散；通量法计算火焰辐射传热，煤粉颗粒复杂燃烧模型计算了颗粒尺寸、形状变化和颗粒孔隙内部燃烧、表面平度对整个颗粒的燃烧过程影响。计算获得了气相速度分布场、气相ｋ和ε分布场、气相温度场、气相组份场和颗粒浓度场及运动过程，揭示了煤粉复合旋流燃烧特性。     

煤粉高温富氧无油点火实验和数值模拟研究

提出了利用高温氧气与高浓度煤粉气流直接混合来实现煤粉气流点火的无油点火方式,采用煤粉高温氧气无油点火实验装置对煤粉气流的高温氧气无油点火过程进行了研究,利用数值模拟方法对该点火装置的流场特性进行了分析.结果表明：当氧气加热温度超过750℃后,设计工况条件下利用高温氧气可以顺利安全地实现煤粉气流的点火;提高一次风温度、增大一次风煤粉浓度及高温氧气风量或减小一次风速度有利于煤粉气流的着火和燃烧;煤粉气流在点火装置中心管喷口正前方首先开始着火,流场平均温度可达2 000 K以上,最高温度超过3 000 K,温度最高的区域位于中心管轴线的两侧.     

煤掺配含油污泥高温气化特性数值模拟

高温气化-熔融技术在有机危废安全处置方面具有较大的应用潜力.将含油污泥与煤粉掺混协同高温气化,有望实现含油污泥无害化处置与资源化利用.文中建立了基于四喷嘴逆流气流床气化炉的煤粉掺混含油污泥气化过程数值仿真模型,分析了含油污泥掺配比为20％时的原料气化特性、流动特性、温度及组分的分布特性.结果表明:气化炉内部存在高速旋流...     

含水率对煤粉流动特性的影响

运用了JENIKE剪切测试方法测定了3种不同煤种煤粉的剪切强度，得出煤粉的流动函数及其它流动特性参数，研究煤粉的含水率对煤粉流动性的影响。研究结果表明：相同的煤种、相似粒径分布的煤粉随着含水率的增加，其流动函数值不断减小，流动能力变差。     

格栅型煤粉分配器的分配特性研究

为了研究格栅型煤粉分配器的均匀分配效果,在分配器入口前加设一段弯管以形成分配器入口气固两相流动的非均匀条件,利用Fluent软件对不同格栅数的煤粉分配器的性能进行数值模拟,得到其内部流动情况以及颗粒运动状态.结果表明:在两级格栅出口转角处磨损严重,在流通截面扩大处磨损较小;每根支管的出口速度都不均匀.随着格栅数增加,各...