BGL气化过程中煤热解特性数值分析与研究

厘清煤颗粒热解的内部温度变化和挥发分析出规律,是优化炉体结构和操作参数、进一步提升BGL煤气化经济性的基础。本文通过剖析BGL煤气化热解过程构建了煤颗粒热解模型,并利用文献实验数据验证了模型合理性。模型求解采用解耦算法,其中传热模型采用追赶法,热解动力学模型采用4阶单步递推法,环境温度由移动床一维模型计算。模拟结果表明：BGL煤气化热解终温较高,颗粒内部径向温度变化大;粒径取10 mm,热解终温计算值1 372 K,煤颗粒表面和中心温差峰值计算值338 K;粒径取40 mm,相应计算值分别为1 412 K和381 K;煤颗粒挥发分析出过程与气固非催化缩核反应过程相似,印证了煤热解过程受传热过程控制;热解动力学的描述以FZ通用热解模型适应性更好;移动床一维模型预测BGL煤气化热解层高度时,热解蒸发模型优于FZ通用热解模型,预测值为0.616 5 m,与搅拌器运行情况相符。     

固体热载体快速热解粉煤提油中试研究

在设计处理能力为10 t/h的固体热载体快速热解粉煤提油半工业试验装置上,以神木烟煤为试验用煤,考察装置的运行特性、热解特性和产物分布等。结果表明：热解煤气中H2 和CH4 含量较高,低位热值可达到11~15 MJ/m 3 。对焦油的馏程分析表明：水上油中低于350 ℃的馏分质量分数达到47.00%,获得的半焦挥发分质量分数低,固定碳质量分数高。     

微硫化密实移动床吸附-再生装置中监测控制系统设计

研究设计了以可编程序控制器(PIC)为核心的监测控制系统,实现了微流化密实移动床吸附-再生装置的全自动化控制.介绍微流化密实移动床吸附-再生装置中可编程序控制器软、硬件构建及监测控制系统的特点.     

煤层气与煤矸石在循环流化床内混烧影响因素的试验研究

针对影响煤层气与煤矸石循环流化床内混合高效燃烧关键因素（混烧比R、二次风率r₂、过量空气系数α）进行试验,研究这3种运行参数对炉内温度场以及燃烧效率的影响.试验结果表明：与纯烧煤矸石相比,采用煤层气/煤矸石混烧可使炉内温度场分布更加均匀,提高燃烧效率.当混烧比R＝0.2时,炉内温度场比较均匀,燃烧效率相对较高;随着r₂的增加,燃烧效率先升高后降低;随着过量空气系数α增大,炉膛密、稀相区的温度均降低,燃烧效率先升高后降低.在本试验条件下,R＝0.2,r₂=0.3,α=1.3综合燃烧效果较好.     

煤层瓦斯渗流煤体热效应机制的研究

应用渗流和热传导理论建立了煤体温度分布的数学模型,揭示了煤体出现热效应机制是由于大量瓦斯解吸和煤体摩擦产热引起煤体内部热流方向颠例所致。煤体热效应是瓦斯解吸,煤体摩擦相互作用不均衡的结果。     

温度场对注气驱替煤层气运移影响的数值分析

根据热弹性力学、对流弥散理论和多孔介质热力学原理,建立了包含煤的变形方程、气体运移方程、热传导的注气驱替热-流-固多物理场全耦合数学模型,求解耦合模型,研究温度场对注气驱替开采煤层气运移过程的影响。结果表明:煤层温度升高可以促进煤层气解吸,加速煤层气产出。研究成果可为注气驱替开采煤层气工程实践提供相应的理论基础,对深部开采高瓦斯矿井时施行先抽后采技术具有借鉴意义。     

煤矿乏风瓦斯流入特性对填充床内置换热器取热的影响

在实验验证数学模型有效基础上,研究了气体流入特性对煤矿乏风氧化床内置换热器取热的影响,结果表明:填充床内置换热器取热率随床层入口气体质量流速均匀性指数的下降而减小,蜂窝陶瓷的存在导致气体流动单向导通、增大床层物理流速及辐射面积,使床层入口气体质量流速均匀性指数减幅相同时填充床内置换热器取热率减小幅度要比空床换热器大;床层入口气体平均质量流速不变时,内置热器取热率随床层入口气体温度均匀性变差而减小,温度分布不均同时引起流速分布不均,温度分布不均引起的取热率下降幅度要明显大于相同平均质量流速、温度下床层入口气体流速不均引起的取热率下降幅度;对于立式氧化床,各部分气体由于温度不同导致的浮力大小不同以及气体所受浮力由于进风方式不同导致的对流动影响差异,换热器取热率也随之发生变化,随着床层入口气体平均温度逐步升高,进风方式对取热率影响越来越明显。     

反应器改进对煤热解工艺的影响及其研究现状

基于低阶煤热解工艺普遍存在焦油收率低、焦油中重质组分含量高等问题,对热解反应器的改进有利于定向调控焦油产率的热解技术开发,因而很有必要对煤热解反应器的分类及其应用、新型煤热解反应器的研究现状进行分析研究。概述了移动床、流化床、气流床以及回转窑等4种常规热解反应器的基本特征,揭示不同类型反应器对热解工艺中煤粉粒度、热载体及热解过程的影响,并对不同类型反应器的代表性热解工艺及其特点进行总结。根据反应器内增设内构件可提高传热效率及调控热解反应过程、分段设置反应器可减少热解二次反应及提高焦油产率、多种类型反应器耦合能够提高转化效率等研究成果,提出热解反应器开发的重点方向在于反应器内增设内构件、分段设置反应器以及多种类型反应器耦合。     

Bifurcation characteristics of coal spontaneous combustion and analysis of critical state of gaseous reaction in a packed bed

The numerical model was presented for the coal combustion in the packed bed. The bifurcation characteristic of the ignition-extinction of solid-phase smoldering and transition to flaming was studied for the packed bed of coal. One of the Frank-Kamenetskii parameter β ₁ was selected as the control parameter. The computed results show that the bifurcation curve is obviously divided into two zones of solid-phase reaction and gasphase reaction, and the total process of ignition-extinction presents twice bifurcation characteristic. Moreover, the vanishing of critical state of ignition-extinction is studied. One of the transition points, ɛ ₂=0.05, is numerically solved for the vanishing of critical state. The larger the value of ɛ ₂ is, the easier the gas-phase can react. However, the combustion temperature will decrease with increasing ɛ ₂. The other transition point α ₂=0.53 is also obtained. With increasing the value of α ₂, the combustion temperature of gas-phase reaction is close to the smoldering temperature of coal. When α ₂ is infinite, the only reaction occurring is the smoldering combustion of solid-phase, and the gas-phase cannot react. Supported by the National Natural Science Foundation(50574049); National Key Technology R&D Pogram of China(2006BAK03B05)     

The control of coal mine gas and coordinated exploitation of coal bed methane in China

Based on the characteristics of the coalfield geology and the distribution of coal bed methane (CBM) in China, the geological conditions for exploiting the CBM and draining the coal mine gas were analyzed, as well as the characteristics of CBM production. By comparing the current situation of CBM exploitation in China with that in the United States, the current technology and characteristics of the CBM exploitation in China were summarized and the major technical problems of coal mine gas control and CBM exploitation analyzed. It was emphasized that the CBM exploitation in China should adopt the coal mine gas drainage method coordinated with coal mine exploitation as the main model. It was proposed that coal mine gas control should be coordinated with coal mine gas exploitation. The technical countermeasure should be integrating the exploitation of coal and CBM and draining gas before coal mining.     

粉煤热解含尘干馏气两级净化实验研究

为解决粉煤热解过程中的含尘干馏气净化难题,设计了由旋风分离器和颗粒床过滤器组成的高温两级除尘实验装置。基于该装置对旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘性能进行了研究,同时探讨了滤料、温度、焦油气等因素对系统除尘性能的影响。结果表明,两级除尘装置中旋风分离器能够完全去除28μm以上的粉尘,颗粒床过滤器能够进一步去除28μm以下的粉尘,整个系统的总除尘效率高达99. 89%。同时,颗粒床过滤器采用半焦作滤料比石英砂具有更高的过滤质量。此外,温度升高会降低旋风分离器和颗粒床过滤器的除尘效率,其对颗粒床过滤器的影响尤为显著。然而,在含焦油气的工况下,部分焦油气会在颗粒床过滤器内部产生冷凝,可以在一定程度上提高颗粒床过滤效率,还可提升焦油品质。