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。     

撞击式气流床气化炉压力波动的周期性分析

在双喷嘴对置气流床气化炉热模平台上,对炉内压力波动特性进行了试验研究。把小波变换和FFT相结合,验证了R/S分析方法是测量气化炉压力波动周期性的有力工具。采用R/S分析计算出Hurst指数,说明气流床气化炉内的压力波动具有分形特征,同时发现压力波动存在周期成分,从统计意义上计算出压力波动频率为0.067 Hz。用小波变换进行滤波后,再对低频信号进行FFT,得出主频约为0.053 Hz,二种方法结果吻合得比较好。用高速摄像仪对气化火焰拍照,并用“乘法串级过程”思想,解释了压力波动产生机理。     

新型气流床粉煤加压气化技术

气流床粉煤加压气化技术具有原料消耗低,碳转化率高,热效率高,煤种适应性强等优势。我国具有自主知识产权的气流床粉煤加压气化技术中试装置在兖矿鲁南化肥厂运行成功,各项技术指标分别为:有效气体积分数89%～93%,碳转化率98%～99%,比氧耗0.30～0.32m3/m3,比煤耗0.53～0.54kg/m3,冷煤气效率≥84%。     

旋流在气流床气化炉中的应用

在气流床气化炉内高温高压的环境下,气固混合是影响气化炉效率的重要因素,而旋流在强化气固混合方面已在燃烧中得到广泛使用,文中综述了旋流在气流床气化炉中的应用。首先介绍了旋流的数学描述,包括旋流的概念,旋流N-S方程的表示方法以及其解析解,旋流的解析解均是在一定假设前提下得到的,具有一定的局限性;其次,介绍了旋流的特性和生成方式,主要通过切向入口、旋流叶片和机械旋转引入旋流;然后介绍了旋流在气化炉中的应用,包括喷嘴旋流和炉膛旋流2种,并结合具体结构展示了旋流的作用,主要有增强混合和便于排渣;最后对旋流在气化炉中的应用进行了总结和展望。     

撞击气流床气化炉内雾化过程中颗粒运动特性

基于实验室规模的撞击气流床气化炉,以水煤浆为原料进行气化实验,采用高温内窥镜及工业相机组成的可视化成像系统,在操作条件下,对水煤浆雾化过程进行拍摄。运用图像处理算法来识别和检测所得图像中的颗粒信息,利用颗粒示踪算法对颗粒进行轨迹测算。对颗粒的平均粒径、速度及角度进行统计分析。结果表明,喷嘴出口射流区内平均粒径主要集中在325～375 μm,相较于原煤颗粒较大;大部分颗粒速度集中在1～2 m·s^-1且运动过程中速度变化不大;大部分颗粒运动方向不随时间而变化,呈简单直线运动;颗粒轨迹呈现以喷嘴为起始点的扇形射线。     

新型气流床气化炉的概念性设计

新型气流床气化炉综合了现有干湿法气流床气化炉的优点,分段设计理念,采用湿法进料和干法气化原理,特殊的激冷器结构,喷嘴设计采用空间多通道设计,煤浆和氧气喷嘴均为单通道结构且单独进料,拉长了着火点与喷嘴头部距离,气化指标好,生产能力大。     

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。     

气流床煤气化技术进展

对气流床煤气化技术的基本特点进行了简要介绍,着重介绍了国内外具有代表性的气流床煤气化技术,并针对我国煤气化技术的工业运行现状,展望了我国煤气化技术的发展趋势。     

气流床气化炉综合模型及颗粒粒径对气化结果的影响研究

采用颗粒停留时间分布表征炉内颗粒流动,建立了一种考虑了炉体结构、颗粒粒径以及煤焦反应动力学的气流床气化炉综合模型,其中包含了煤脱挥发份、均相反应、非均相反应、气-固相能量方程、相间传热等子模型。模拟结果与多喷嘴对置式水煤浆气化炉工业运行数据吻合良好,考察了气相组分、温度以及不同粒径颗粒的碳转化率和温度在炉内的一维无因次分布。对模拟结果的分析表明:煤颗粒的预热、脱挥发份和燃烧过程在约30 ms内完成,气化过程占颗粒反应历程的绝大部分;气化炉内100μm以下的小颗粒升温速率快,且温度较高,碳转化率基本接近100%;而200μm以上的大颗粒升温速率较慢,碳转化率较低,影响了气化炉整体碳转化率。     

煤气化技术及气化炉的应用

介绍煤气化工艺技术、气化炉的特点、适用煤种以及国内应用情况.     

恩德炉与两段炉煤气化技术的选择与应用

通过对恩德炉与两段炉煤气化技术进行的分析和比较,论述了两种炉的不同气化方式。由于两项技术的气化方法和气化原理不同,因此在气化条件、气化过程、气化产品及煤气应用等方面都有所不同。恩德炉粉煤气化技术用煤范围广,单炉生产能力大,煤气生产成本低,是未来煤气化技术的发展趋势。     

基于锥型煤气炉应用中若干问题的探讨

从系统阻力、物料平衡、热量平衡、炉渣过渡区、灰盘直径、防流板、炉下带出物、气化强度等方面阐述了造气煤气炉由直筒形改为锥形炉后生产中存在的问题;论述了煤气炉阀径与工艺流程的选配原则;阐明了锥形煤气炉的生产水平低于直筒形炉气炉的观点。     

恩德粉煤气化炉的设计与应用

介绍了恩德粉煤气化炉的工艺原理、技术特点及应用实例，分析了工程中出现的问题和投资效益。     

煤气化炉的效率及组合应用的探讨

目前已开发的第二代煤气化技术,有些方法尚需进一步改进和提高,才能满足大型煤气化项目直接气化坑口煤炭的要求。用气流床气化法与Lurgi炉优化组合,可以取得提高气化效率、克服污染、简化流程、降低消耗、提高能力、节省投资等效果,是目前发展大型洁净煤利用项目较为现实和合理的选择。     

神木煤粉加压气流床气化中试试验研究

介绍了36t/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的选择,并给出采用神木煤在气化压力3.0MPa、干粉煤投量1t/h条件下取得的主要试验数据:碳转化率98.9%,冷煤气效率83.2%,并给出相应的氧、煤耗,试验结果基本达到预期目的。     

气化压力对间歇气化炉的影响

分析了气化压力对固定床间歇气化炉化学反应的影响，论证了压力适当提高有利于气化炉的制气能力。     

生物质气流床气化前的处理工艺

针对生物质气化过程面临的问题,利用慢速热解方法作为生物质气流床气化的前处理工艺并考察其可行性. 分析讨论了热解后半焦的化学组成和输送特性,并使用ASPEN PLUS模拟软件计算比较了原料与半焦的气化结果. 结果表明,半焦的能量密度随热解温度的升高而升高;热解温度在300~400℃之间,半焦的质量产率和能量产率对于气化工艺比较有利;热解后半焦的内摩擦角、休止角明显降低,堆积密度明显提高. 使用ASPEN PLUS模拟软件进行计算比较,热解温度为400℃时的气化效果最理想.