藕合式煤氣化爐操作參數(shù)及其放大過程對煤氣化特性的影響.pdf

1、耦合式煤氣化爐是中科院山西煤化所在灰熔聚流化床氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，集成了灰熔聚流化床低投資、低能耗、煤種適應(yīng)廣和氣流床高溫、高碳轉(zhuǎn)化率的優(yōu)點(diǎn)而開發(fā)的一種新型煤氣化技術(shù)。但由于該氣化爐結(jié)構(gòu)、氣固流動性、不同部位之間的傳質(zhì)、傳熱和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，目前該氣化爐正面臨著高效穩(wěn)定運(yùn)行及工程放大的考驗(yàn)。探究操作參數(shù)對耦合式煤氣化爐內(nèi)熱化學(xué)特性影響的本質(zhì)，以及完善考慮傳質(zhì)及反應(yīng)器尺寸等影響因素的煤氣化理論對耦臺式氣化爐的高效穩(wěn)定運(yùn)行及工業(yè)放大具有重大

2、的意義，為此本論文做了如下的研究內(nèi)容：
　　 依據(jù)耦合式煤氣化爐內(nèi)流體力學(xué)特性以及對氣化爐內(nèi)氣化過程的認(rèn)識，將反應(yīng)器進(jìn)行了區(qū)域的劃分，并且在物料平衡、能量平衡和化學(xué)動力學(xué)的基礎(chǔ)上構(gòu)建了反應(yīng)器的等效網(wǎng)絡(luò)模型。應(yīng)用該模型分別對流化床進(jìn)煤量、進(jìn)氧量、進(jìn)蒸汽量和氣流床進(jìn)煤量、進(jìn)氧量、進(jìn)蒸汽量六個操作參數(shù)對氣化爐內(nèi)熱化學(xué)特性的影響進(jìn)行了模擬；此外，還研究了耦合式煤氣化爐的關(guān)鍵組成部分(灰熔聚流化床)的放大效應(yīng)。得到的結(jié)論如下：
　　

3、 一、耦合式煤氣化爐的等效網(wǎng)絡(luò)模型考慮了反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)，區(qū)域間的傳質(zhì)、傳熱和飛灰中殘?zhí)寂c原煤中碳活性的差異，能夠?qū)⒏鱾€操作參數(shù)對氣化爐內(nèi)煤氣化過程影響的本質(zhì)進(jìn)行剖析，尤其適合分析飛灰中殘?zhí)嫉姆磻?yīng)歷程。
　　 二、流化床進(jìn)煤量、進(jìn)氧量、進(jìn)蒸汽量的改變直接影響了流化床中的碳轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)溫度和產(chǎn)氣組分，其中對流化床碳轉(zhuǎn)化率的影響使逸出的飛灰碳含量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致經(jīng)旋風(fēng)分離后進(jìn)入氣流床的殘?zhí)剂堪l(fā)生變化，進(jìn)而影響了氣流床內(nèi)的煤氣化特

4、性。流化床進(jìn)煤量和進(jìn)氧量對溫度和碳轉(zhuǎn)化率的影響較大，調(diào)節(jié)時應(yīng)同時調(diào)節(jié)氣流的操作條件，防止氣流床內(nèi)溫度過高和碳轉(zhuǎn)化率過低。而流化床進(jìn)蒸汽量對溫度和碳轉(zhuǎn)化率的影響較小，調(diào)節(jié)時可忽略對氣流床的影響。
　　 三、氣流床進(jìn)煤量、進(jìn)氧量、進(jìn)蒸汽量的改變直接影響了氣流床內(nèi)的碳轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)溫度和產(chǎn)氣組分，其中對氣流床出口產(chǎn)物溫度的影響導(dǎo)致進(jìn)入流化床后使流化床內(nèi)的溫度發(fā)生變化，進(jìn)而影響了流化床內(nèi)的煤氣化特性。氣流床進(jìn)煤量、進(jìn)氧量和進(jìn)蒸汽量對流化床

5、內(nèi)的溫度和碳轉(zhuǎn)化率的影響均在合理的范圍內(nèi)，因此在調(diào)節(jié)時主要應(yīng)該考慮對氣流床本身熱化學(xué)特性的影響。
　　 四、放大過程中環(huán)隙濃相區(qū)到射流區(qū)的氣相回流量和射流區(qū)的體積均為非線性放大；放大后氣相回流量降低使射流區(qū)溫度降低，射流區(qū)體積相對增大，物料停留時間增加使溫度升高，但后者影響大于前者，導(dǎo)致放大后射流區(qū)溫度從1592K升高到1662K；環(huán)隙濃相區(qū)內(nèi)的溫度降低，但物料停留時間增加，碳轉(zhuǎn)化率略微升高；放大過程對產(chǎn)品氣成分的影響較小。