气流床水煤浆气化技术的应用现状及开发进展

气流床水煤浆气化是煤高效、洁净利用的一项关键技术。简述了具有代表性的气流床水煤浆气化技术的应用现状及开发进展,并分析了影响水煤浆气化的主要因素,如烧嘴、耐火砖、进料系统、激冷环等,提出了一些改进措施。     

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 .     

用数字图像分析气化炉内燃烧状态的试验研究

基于数字图像处理技术,研究气流床气化炉内多喷嘴对撞气化火焰几何特征,分析气化稳定燃烧和不稳定燃烧两种状态。运用火焰的相对亮度面积、形心坐标和火焰图像的平均灰度值等3个方面的变化趋势,说明气化燃烧状况,从分析结果中可以得到以下结论:当3个方面的变化趋势都很平稳时,说明燃烧状态较稳定;当前两个变化幅度较大时,说明气化燃烧状态不稳定。研究结果为预测气化炉内气化燃烧趋势,提供了理论参考。     

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。     

运用马尔科夫链模拟气化炉停留时间分布

将连续时间马尔科夫链与多级全混流串联模型结合建立停留时间分布数学模型。通过对气化炉流场的认识,将气化炉划分为几个区域状态,组成马尔科夫链状态转移图,用多级全混流模型表示该各个区域的混合程度。通过对两种气化炉停留时间分布的模拟和实验值进行对比,结果比较吻合,表明该模型模拟气化炉停留时间分布是可行的。     

撞击气化火焰边缘的分形特性

气化炉是IGCC发电系统的关键设备,在试验中采用火焰摄像系统拍摄了多喷嘴对置气化炉内撞击气化火焰图像,用像素点覆盖法计算了撞击气化火焰边缘的分形维数,提供了一种有效判断撞击气化火焰燃烧状态的方法。试验结果表明,撞击气化火焰边缘曲线具有分形特征。撞击火焰的边缘分形维数在点火阶段逐渐降低;从两喷嘴撞击向四喷嘴撞击过渡时火焰边缘曲线分形维数逐渐增大;随着操作负荷的增大,分形维数增大,但两喷嘴和四喷嘴撞击火焰之间的分形维数相差逐渐减小。     

多喷嘴对置式气化炉撞击火焰三维温度场

基于多喷嘴对置式气化炉热态试验装置,以光学分层成像和Planck辐射定律为理论基础,建立了一种采用单套面阵CCD相机测量气化炉内三维温度场的方法.火焰监测系统安装在气化炉顶部以采集火焰图像,热电偶以及另一只相机与内窥镜组合以验证计算得到的温度场.结果表明,气化炉内整体温度维持在1,300,K左右,撞击火焰在喷嘴平面上下200,mm内形成1,950～2,150,K的高温区;该算法能够很好地还原炉内火焰的内部结构,较为准确地反映气化炉三维空间内各区域的温度分布.     

双通道气流式喷嘴火焰声学特性试验研究

研究双通道气流式喷嘴射流火焰不同燃烧状态下的声学特性。发现,火焰随氧化剂流量的增大而呈现四个阶段:层流、湍流、狂暴和吹熄。层流火焰产生低能量低频噪声;湍流火焰噪声由两波段噪声组成;狂暴火焰噪声能量远大于湍流火焰及层流火焰。火焰噪声是喷雾噪声与燃烧噪声的耦合。火焰声学信号分析可作为监测火焰燃烧稳定性的一种手段。     

煤化工行业CO_2的排放及减排分析

简述了CO2减排研究现状,分析了我国煤化工行业煤焦化和煤气化过程中CO2排放问题,估算了未来我国煤化工行业的CO2排放量,提出CO2减排对策:CO2转化固化、CO2工业循环利用和CO2埋存等。指出采用地下埋存的方法是目前减少CO2排放的唯一有效途径,根据我国煤化工行业分布特点,分析了CO2埋存技术在煤化工行业应用的区位优势。并对CO2埋存技术在中国应用前景进行了比较,指出了CO2强化煤层气开采技术的开发更具意义。     

辐射废锅内气固两相流场的冷态测试与数值模拟

采用冷态实验测量和数值模拟相结合的方法,对辐射废锅内的冷态气固两相流场进行了研究。搭建了辐射废锅冷模装置,利用恒温热线风速仪和皮托管对辐射废锅内的气相冷态流场进行测量。利用马尔文激光粒度分析仪对辐射废锅出口、底部渣池以及附壁颗粒的粒径进行了采样分析。运用Realizable k-ε湍流模型和随机轨道模型分别对气相流场和颗粒运动轨迹进行了数值模拟。研究发现:Realizable k-ε湍流模型计算得到的气相流场结果与实验值吻合较好,辐射废锅内筒顶部存在一入口射流,射流沿流向逐渐衰减,气相流场在内筒底部趋于稳定;大部分颗粒直接被辐射废锅渣池捕集,少量细小颗粒被气流携带进入辐射废锅环隙或从出口逃逸;颗粒粒径越大、密度越高,颗粒的跟随性越差,出口颗粒的停留时间越长。