淮南煤气化特性实验及模拟研究

【摘要】：采用自制石英弹簧热天平(ZL00247922.2)对高灰熔点(FT1500℃)的淮南煤气化特性进行了实验研究,结果表明：CO2气化速率远小于挥发份析出和燃烧速率,在整个粉煤气化过程中,总反应时间主要取决于气化速率。CO2气化速率随着反应的进程而降低,不同煤种之间气化反应差异很大。与甘肃华亭煤相比,淮南煤气化活性很低。完全气化需要较长的时间,而燃烧过程在极短时间完成；采用部分气化(气化率40-50%)—燃烧的工艺路线既可以减小气化炉体积,又可实现碳的完全转化。 采用Aspen Plus软件对淮南煤气化进行了稳态流程模拟研究,结果表明：O2流量的增大导致气化温度快速升高；合成气中CO、H2,以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随O2流量的增加呈先增大后减小的趋势；CO2和H20的变化趋势则相反。氧煤比在0.03～0.17kg/kg区域内,有效气体积分率均大于60%；且在氧煤比为0.1kg/kg时,有效合成气体积分率达到最大值64.2%。氧煤比在0.06～0.14kg/kg区域内,汽氧比的增大会导致气化温度随之减小,并直接影响合成气组分。合成气中,CO、H2、CH4、以及有效合成气(CO+H2)的体积分率随汽氧比的增大而降低；H20和CO2体积分率则随之增大。 通过对干粉煤气化工业炉冷态CFD模拟分析,结果表明：煤粉颗粒和气体自顶部喷嘴高速喷入后,迅速沿径向和轴向扩散,高速区、中速区和低速区分界明显。在炉膛上部炉壁区域形成回流层,颗粒呈环流运动。在炉膛1/2以下区域两相均处于速度很小的状态。颗粒从底部缩口处至出口处呈加速状态。 图51表4参71 【关键词】：淮南煤 气化特性 模拟
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 插图清单12-14
• LIST OF FIGURES14-16
• 附表清单16-17
• LIST OF TABLES17-18
• 注释说明清单18-19
• 引言19-20
• 1 文献综述20-38
• 1.1 气流床煤气化技术的工业化装置现状20-23
• 1.1.1 水煤浆煤气化技术20-21
• 1.1.2 干粉煤气化技术21-23
• 1.2 煤气化反应动力学原理23-24
• 1.3 煤气化模拟研究现状24-36
• 1.3.1 化工流程模拟及稳态流程模拟系统26-30
• 1.3.2 煤气化流体动力学(CFD)模拟发展现状30-36
• 1.4 本课题研究内容36-38
• 2 淮南煤气化特性实验研究38-52
• 2.1 实验装置38-40
• 2.1.1 装置工作原理及主要性能参数38
• 2.1.2 结构特点38-40
• 2.1.3 实验操作步骤40
• 2.2 实验方法40
• 2.3 实验结果与分析40-50
• 2.3.1 实验样品40-41
• 2.3.2 CO_2气化实验41-45
• 2.3.3 CO_2气化—燃烧连续实验45-50
• 2.4 本章小结50-52
• 3 淮南煤气化工艺过程模拟52-65
• 3.1 基本流程模拟52-53
• 3.2 气化系统模型53-55
• 3.3 淮南煤气化工艺过程模拟55-64
• 3.3.1 氧煤比对气化过程的影响56-61
• 3.3.2 汽氧比对气化过程的影响61-64
• 3.4 本章小结64-65
• 4 气流床煤气化冷态流体动力学(CFD)模拟65-83
• 4.1 流体动力学(CFD)模型及参数设置65-73
• 4.1.1 模拟对象65
• 4.1.2 CFD工作流程65-67
• 4.1.3 CFD控制方程67-68
• 4.1.4 网格划分68-69
• 4.1.5 初始条件和边界条件69-73
• 4.2 模拟结果与分析73-81
• 4.2.1 工况条件模拟结果与分析73-77
• 4.2.2 氧煤比对气相流场的影响77-81
• 4.3 本章小结81-83
• 结论83-84
• 今后工作建议84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 作者简介及读研期间主要科研成果90

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