生物质半焦CO2气化反应动力学研究

采用热天平研究生物质半焦CO2气化反应动力学特性。考察半焦粒径、热解制焦温度以及热解制焦气氛对气化反应碳转化率的影响。采用随机孔模型、未反应芯缩核模型和混合模型对生物质半焦气化反应速率随碳转化率变化的趋势进行拟合,并求出半焦气化的动力学参数,结果表明随机孔模型的拟合效果最好。     

二段组合式气化炉的数值模拟

二段组合式气化炉利用化学反应方式回收高温煤气中的显热,能有效地提高现有气流床气化技术的能量利用效率。文中利用Fluent中的PDF燃烧模型和多孔介质模型,对该组合式气化炉进行了数值模拟研究,模拟计算结果与实验值吻合较好,验证了模型的可行性。模拟结果表明:一段燃烧区的撞击流有效促进了热质传递,在一段喷嘴平面区域产生了强烈的回流,并且模拟得到了2股射流火焰撞击形成的"花瓣型"火焰形状;在二段固定床两侧存在压降,气流和温度在床层内的径向分布更加均匀,并且二段固定床能够影响水蒸气变换反应的进行。文中的模拟结果为二段组合式气化炉的工艺和结构设计提供参考。     

撞击流气化炉内火焰二维温度场分布的测量

通过试验研究和理论分析,提出了一种基于彩色CCD三基色的单色法,测量了气化炉火焰温度,并计算气化火焰二维温度场.采用了多个参考点,进而提高了计算的精确性.结果表明,使用此方法能有效地检测气化火焰的二维温度场分布,并正确地反映气化燃烧状况,对工业气化炉的运行具有一定的指导意义.     

新型撞击流气流床水煤浆气化炉

在对气流床特性及炉内煤气化过程分析的基础上研究开发了具有自主知识产权的新型撞击流气流床水煤浆气化炉。通过优化炉体结构与喷嘴设置强化了热质传递，提出了气化效率，气化炉中试装置的各项技术指标均超过引进技术的技术指标。     

煤颗粒对化学热回收二段式煤气化工艺的影响

基于碳和水蒸气、CO2气化的吸热化学反应原理,开发出回收煤气显热的高效化学热回收二段式煤气化工艺,可有效提高现有气流床气化技术的热效率.文中在实验室规模的热态反应平台上,对二段气化床层内煤颗粒粒径对二段床层内的温度分布、二段气化效率及煤渣层残炭率的分布规律进行了实验.研究优选出二段气化炉内煤颗粒粒径范围为10-15 m...     

焦油热解实验研究

采用小型气流床热解实验装置进行焦油热解实验,考察了温度对焦油热裂解过程的影响,同时选择甲苯作为焦油模型化合物研究焦油热解过程中的组成变化,得到了焦油的热解特性。结果表明:热解温度对焦油和甲苯转化率影响大,在800—1 100℃之间,焦油和甲苯的转化率及气体产率均随温度增加而上升,在N_2气氛下的最高转化率分别为70.29%和90.11%,且温度的升高会促进炭黑的生成。H_2会略微降低甲苯的转化率,但是对炭黑的生成有明显抑制作用。升高温度会使甲苯热裂解后产物种类减少,含支链化合物基本消失,形成更稳定的多环芳烃化合物,且会促进甲苯的缩聚。     

气液降膜流动厚度及流速分布特性

对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行了研究,采用超声波多普勒测速仪,对气相影响下液膜的厚度和速度进行了无接触式的测量,实验液膜雷诺数为2.04×10~4,气相雷诺数范围0~6.83×10~4。结果表明:液膜在洗涤冷却管流动发展过程中明显存在中央液膜向两边铺展的现象,铺展规律受气相雷诺数及出口槽缝尺度影响显著。管内周向角8和16°处局部液膜波动较其余周向位置剧烈并有增厚的趋势,且气相雷诺数和槽缝宽度的增大均使这两处液膜增厚位置向后延迟,使得管内初始段膜厚变薄。此外,气相雷诺数增大加强气液两相间的剪切作用,整体上加剧了液膜波动幅度,液膜速度波动趋势更加显著。     

基于效率的煤制SNG系统优化

煤制天然气(SNG)系统变换单元(WGS)和甲烷化单元(METH)对系统的效率有较大的影响。为提高WGS-METH单元(包括变换单元、酸气去除单元、甲烷化单元)的效率,在通用代数建模平台(GAMS)上建立了以为目标函数的非线性模型(NLP),对WGS-METH单元的操作条件和热回收进行了同步优化,对METH循环率对WGS-METH单元效率的影响进行了敏感性分析。结果显示:WGS旁通率为0、METH循环率为0.784、METH分流率为1时,WGS-METH单元效率最高,为85.09%。WGS-METH单元的效率随METH循环率先增加后减少,最优循环率为0.784,循环率较优操作区间为0.725—0.825。     

洗涤冷却管内垂直降膜流动特性

采用双平行电导探针对多喷嘴煤气化过程中洗涤冷却管内垂直降膜的液膜厚度分布进行了实验研究,研究发现,经洗涤冷却水分布环分配后在洗涤冷却管内形成的液膜在进口段200～400 mm处呈明显的不均匀分布,液膜厚度差值高达3 mm。流动方向上的液膜波动变化与平均液膜厚度变化相似,但具有滞后性。研究还表明,在2.4～14 m³·h^-1的进水流量范围内,整体液膜厚度随着流量的增大而增大,由此对洗涤冷却管内液膜充分发展区的平均液膜厚度建立了经验关联式。实验还发现,洗涤冷却水分布环的槽缝宽度对液膜分布影响显著,在本文研究条件下,最佳槽缝宽度为3 mm,槽缝宽度继续增大,液膜的均匀性下降。另外,随着气相表观速度的增大,整体液膜厚度减小,但一定程度上改善了液膜分布的均匀性。